證實冥王星「自我冷卻」關鍵條件,高空藍色霧霾調節著氣候
冥王星被籠罩在神祕藍色霧霾之下,使這顆矮行星在太陽系中顯得獨特,而最近天文學家使用韋伯太空望遠鏡重新審視,進一步證實藍色霧霾是這顆矮行星氣候主要驅動力。
2015 年 NASA 新視野號飛船飛越冥王星,打破這顆矮行星是太陽系外圍休眠冰球的傳統觀念,反過來揭示它擁有冰冷平原與崎嶇山脈,還有呈現藍色的多層霧霾籠罩在距離地表超過 300 公里的冥王星高空。
現在,韋伯太空望遠鏡新數據證實冥王星霧霾不僅視覺上吸睛,還控制著冥王星氣候,「這是種全新現象」,加州大學聖塔克魯茲分校天文學家 Xi Zhang 如此表示。
冥王星高海拔霧霾由甲烷和氮反應的複雜有機分子組成,2017 年時,Xi Zhang 首次提出霧霾可能控制冥王星氣候、影響冥王星溫度與能量平衡的想法。
電腦模型指出,冥王星大氣層溫度不是由氣體分子主導,而是由霧霾顆粒調節,本質是懸浮在大氣層的固體氣膠層,這些氣膠顆粒在白天吸收太陽光,晚上再將能量以紅外線形式輻射回太空,冷卻效率遠超單純氣體分子組成的大氣,這也可解釋為何冥王星上層大氣溫度比預期低 30 ℃,約零下 203 ℃。
Xi Zhang 預測,如果霧霾確實正在冷卻冥王星,那它應該會發出強大中紅外輻射,只是過去幾年很難測試這個假設,主要挑在於冥衛一凱倫(Charon)緊密靠著冥王星繞行,導致以前望遠鏡收集兩者的熱訊號經常重疊、難以區分。
直到 2022 年韋伯太空望遠鏡投入運作,其強大紅外儀器終於能分辨來自 2 顆天體的不同訊號,並在短短幾年內證實冥王星霧霾作用與 Xi Zhang 理論預測匹配。
在氧氣改變地球天空前,地球很可能也被機顆粒霧霾掩蓋,幫助穩定溫度並促進早期生命誕生,土衛六泰坦、海衛一特里頓可能也存在類似霧霾驅動氣候的條件,進一步研究冥王星霧霾與化學成分能增進科學家對地球早期居住條件的新見解。
新論文發表在《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊。
Pluto's hazy skies are making the dwarf planet even colder, James Webb Space Telescope finds
‘Crazy idea’ about cooling effects of Pluto’s haze confirmed by new James Webb Telescope data
(首圖來源:NASA)