冥王星上的風_風聞

原創：牧夫天文

原作: Julie Freydlin

編譯：艾宇熙

校譯：牧夫天文校對組

編排：葛明紅

後台：庫特莉亞芙卡  李子琦

原文鏈接：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/plutos-icy-heart-drives-planet-scale-winds/

圖注：新視野號於2015年7月14日拍攝的冥王星照片，分辨率約為1.3千米。圖中可以看見著名的心形區域（湯博區）。這一區域的左半邊被命名為史波尼克高原。

圖源：NASA / JHUAPL / SwRI

2015年，新視野號飛掠冥王星，拍下了這顆矮行星的近照。照片上所呈現出的心形區域（湯博區）一直為人們所津津樂道。其中，心形區域的左半邊被命名為史波尼克高原，這一區域是一個充滿固態氮的三千米深撞擊坑。

NASA的研究員唐古·貝特朗（Tanguy Bertrand）和同事們認為，這個撞擊坑裏氮的活動導致了冥王星上微弱的風的形成。這項研究於2月4日線上發表。

近年來，科學家們發現了冥王星的許多不可思議之處，其中就包括它擁有自己的大氣。當然，冥王星的大氣十分稀薄，主要成分是氮，還有微量的甲烷和一氧化碳。雖然冥王星的大氣很稀薄，但仍然足以被觀測到，科學家們推測冥王星大氣甚至可能對其表面造成影響。

存在大氣的星球上就會存在風。冥王星的大氣稀薄，可以推測即使上面有風也很小。儘管如此，史波尼克高原上就留有向西颳去的風的痕跡。但是風的驅動力是什麼呢？貝特朗團隊通過計算機模擬得出的結論是：冥王星心形區域的固態氮

冥王星的自轉週期約為六個地球日，史波尼克高原的大部分區域會經歷晝夜交替。在“白天”，日照使得一些固態氮昇華，而在“夜晚”，氣態的氮又凝結回冥王星表面。貝特朗團隊把氮昇華凝華的週期現象戲稱為“冥王星的心跳”。

“冥王星的心跳”並不是特別規律。冥王星繞轉太陽的公轉軌道週期是248年，而這一軌道是傾斜的。現在，冥王星的北半球正處於相當於地球上春季的時節，而北緯38度以北正處於極晝。史波尼克高原的北部就在北緯38度以上。因此，史波尼克高原的北部的固態氮正在持續昇華，使那一帶的大氣壓升高，導致從北向南的風的形成。由於與地球上科里奧利效應類似的原理，風向會向西偏轉，再沿着高原的邊緣轉回南方，形成盤繞在高原上的氣旋。研究組成員認為，高原上的固態氮有三千米厚，足以導致不平衡氣流的形成。

圖注：冥王星表面上空1000米處風向的模擬圖

圖源：T. Bertrand

儘管冥王星上的風在史波尼克高原上形成，它不會一直侷限於這一區域。固態氮昇華為氮氣後，會從地表升起，最終進入由冥王星自轉導致的氣流中。

圖注：模擬甲烷雲在冥王星上的運動

圖源：T. Bertrand

當氮氣在冥王星北半球從北向南運動的時候，由於越來越遠離自轉軸，它們的運動速度會減慢。因此，飄向南方的氮氣相對星球表面的自轉更慢——於是產生了自東向西的風。太陽系中，只有冥王星上會以這種模式產生風。

“史波尼克高原對於冥王星的氣候或許就像海洋對於地球氣候一樣重要。” 貝特朗説，“如果沒有這塊固態氮區域的存在，冥王星上的這種氣流就不會存在。”

『天文時刻』 牧夫出品

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影像來源及版權: Joshua Cripps