揭開冥王星的神秘面紗，跟著SOFIA來一起看看它神秘的大氣層吧

新視野號飛船經過冥王星時，在它拍攝的許多迷人的照片中，有一張顯示了遙遠的太陽系中這個小小的、寒冷的世界有一個朦朧的大氣層。 現在，新的數據有助於解釋冥王星如何通過一個不同尋常的軌道使得37億英裡外的太陽的微弱光線足以形成這層薄霧。

　　通過NASA的一個平流層紅外天文臺——簡稱為索菲亞（SOFIA），是一個位於飛機上的望遠鏡——的遠程觀測，籠罩冥王星的薄霧是由很小的微粒組成的，他們會在大氣層中保留很長時間，而不是立即掉落到星球表面。SOFIA的數據表明這些霧霾顆粒正不斷的得到補充。這一發現修正了關於冥王星大氣層命運的預測，因為冥王星在其248個地球年的圍繞太陽運行的軌道上進入了更冷的太空區域，這一研究結果發表在科學雜誌《Icarus》上。

　　動畫中的靜止圖像，說明冥王星在一次被稱為掩星的類似日食的事件中經過恆星前面。 2015年6月29日，索非亞觀測到了這顆矮行星，當時它被一顆恆星短暫地背光照射，以分析其大氣層【來源：NASA】

　　「冥王星是一個不斷讓我們感到驚訝的神秘天體，」這篇論文的第一作者、麻省理工學院華萊士天體物理觀測站主任麥可 · 珀森說。 「早些時候的遠程觀測暗示可能存在煙霧，但在SOFIA的數據出來之前，沒有強有力的證據證實煙霧確實存在。 現在我們懷疑冥王星的大氣層是否會在未來幾年崩潰——它的恢復能力可能比我們想像的要強。」

　　SOFIA在2015年7月「新視野號」飛越冥王星兩周前對冥王星進行了研究。 這架改裝後的波音747飛越太平洋上空，在一次掩星期間將其近9英尺的望遠鏡對準冥王星。在這次類似日食的事件中，冥王星經過一顆遙遠的恆星時，在地球表面投下了微弱的陰影。

　　SOFIA通過紅外線和可見光波長觀測了冥王星大氣層的中間層，不久之後，新視野號探測器利用無線電波和紫外線探測冥王星大氣層的上層和下層。 這些在如此近距離拍攝的綜合觀測，提供了迄今為止關於冥王星大氣的最完整的圖像。

　　藍色，朦朧的大氣層

　　冥王星的大氣層主要是氮氣，還有少量的甲烷和一氧化碳。 由於甲烷和其他氣體與陽光發生反應，濃霧顆粒形成於距地表20英裡以上的高空大氣層中，然後慢慢降落到結冰的地表。

　　新視野號發回的圖像顯示冥王星大氣層中有一層藍色的薄霧，它發現了這些粒子存在的證據。 現在，SOFIA的數據填補了更多的細節，它發現這些微粒極其微小，只有0.06-0.10微米厚，大約是人類頭髮寬度的1000分之一。 由於它們體積小，當它們漂移到表面時，相比於其他顏色，它們散射更多的藍光，創造出藍色的色調。

　　2015年7月14日，新視野號飛船拍攝到的冥王星大氣層中薄霧的高解析度彩色照片【來源：NASA】

　　有了這些新的見解，科學家們正在重新評估他們對冥王星大氣層命運的預測。 許多預測表明，隨著矮行星遠離太陽，表面的冰會蒸發得更少，產生更少的大氣氣體，同時繼續向太空流失，最終導致大氣崩塌。 但是，大氣層並沒有崩塌，而是呈現出一種較短的周期性變化。應用他們從SOFIA學到的東西重新分析了之前的觀測結果，包括從SOFIA的前身柯伊伯機載天文臺望遠鏡得到的結果顯示，濃霧正在增厚，然後逐漸消失，這個周期僅持續了幾年。 這表明微小的顆粒正在相對較快地被創造出來。 研究人員認為，冥王星不尋常的軌道推動了陰霾的變化，因此，在調節大氣層方面，冥王星自身可能比它與太陽的距離更重要。

　　冥王星圍繞太陽的軌道是一個長長的橢圓形，叫做橢圓軌道，並且有一定的角度，叫做傾斜軌道。 它也會側著旋轉。 這導致矮行星的某些區域在軌道的不同點暴露在更多的陽光下。 當富含冰的地區暴露在陽光下時，大氣可能會膨脹並產生更多的煙霧顆粒，但是那些接收到更少陽光的地區，可能會收縮並變得更加清晰。 即使冥王星與太陽的距離增加了，這種循環仍在繼續，儘管目前還不清楚這種模式是否會繼續下去。

　　「我們還有很多不明白的地方，但我們現在不得不重新考慮之前的預測，」珀森說。 「冥王星的大氣層崩塌的速度可能比之前預測的要慢，或者根本不會。 我們必須繼續監測，以找出答案。」

　　追逐冥王星的陰影

　　索非亞在遠距離研究冥王星方面處於獨特的地位，它利用了一個罕見的時刻，即冥王星與一顆遙遠的恆星擦肩而過，在地球表面投下了一個微弱的陰影。 在這顆恆星的背光照射下，可以分析冥王星的大氣層。

　　SOFIA拍攝到的冥王星掩星畫面

　　冥王星的影子以每小時53000英裡的速度飛行，預計會在紐西蘭附近的太平洋上空短暫出現兩分鐘。 SOFIA制定了攔截的路線，但在掩星前兩小時，更新的預測顯示影子的位置在北方200英裡處。

　　「捕捉那個影子需要一點小小的努力。 SOFIA具有機動性的優點，但修改後的飛行計劃必須得到空中交通管制部門的批准。」SOFIA科學運營副總監威廉裡奇說。「 當時有一些緊張的時刻，但是團隊一起合作，我們得到了許可。 我們在正確的時間到達了冥王星的影子，很高興能夠成功! 」

　　像這樣的遠程觀測可以讓科學家們可以在飛船近天體探測飛行的間隙監測行星體，因為近天體探測飛行通常需要間隔很多年。 SOFIA遠程收集的數據與新視野號近距離飛越收集的數據之間相一致，證明從地球進行的掩星觀測可以在太空飛行器任務之間提供高質量的數據。

　　夜幕中的SOFIA

　　SOFIA，全稱為平流層紅外天文臺，是一架波音747SP噴氣客機，改裝後可搭載直徑為106英寸的望遠鏡。 這是NASA和德國航空航天中心（DLR）的聯合項目。 NASA位於加利福尼亞州矽谷的艾姆絲研究中心與總部位於馬裡蘭州哥倫比亞市的大學空間研究協會以及斯圖加特大學的德國SOFIA研究所（DSI）合作管理SOFIA計劃的科學和任務運營。 該飛機由位於美國加利福尼亞州帕姆代爾的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心703號大樓進行維護和操作。

　　作者: nasa

　　FY:Marcy

　　如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

　　轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處