一項新研究表明，氮冷凍的「冥王星之心」控制著冥王星上的風，並可能在其表面產生特徵。冥王星著名的心形結構名為Tombaugh Regio，在美國宇航局新視野號任務於2015年捕捉到這顆矮行星的鏡頭後，冥王星很快就出名了，並揭示了冥王星並不是科學家想像那樣的貧瘠世界。現在，新的研究表明：冥王星著名的「氮心」控制著冥王星大氣循環。

揭示冥王星的大氣行為，將能為科學家提供了另一個可以與地球進行比較的地方。這樣的發現，可以準確地指出地球和數十億英里外冥王星之間相似而獨特的特徵。氮氣（地球空氣中也發現的一種元素）構成了冥王星稀薄大氣的大部分，以及少量的一氧化碳和溫室氣體甲烷。冷凍的氮也覆蓋了冥王星表面的一部分，呈心形形狀。白天，這種薄薄的氮氣冰層變暖並變成水蒸氣。

到了晚上，水蒸氣會凝結，再次形成冰。每個重複過程都像心跳一樣，在矮行星周圍吹來氮氣風，其研究發現發表在《地球物理研究：行星》期刊上。新的研究表明，這種循環推動冥王星的大氣層，以與其自旋相反的方向運行，這是一種獨特的現象，稱為迴轉。當空氣「鞭打」接近地表時，它輸送熱量、冰粒和霧霾顆粒，在北部和西北部地區形成黑暗的風帶和平原。

該研究的主要作者、加州NASA艾姆斯研究中心的天體物理學家兼行星科學家坦吉·伯特朗(Tanguy Bertrand)說：這突顯了一個事實，即冥王星的大氣層和風（即使大氣密度非常低）也會影響到表面，冥王星的大部分氮冰都局限在湯博地區。冥王星之心的左「葉」是一個1000公里長的冰蓋，位於一個名為Sputnik Planitia的3公里深的盆地中。

由於海拔較低，該地區擁有冥王星的大部分氮冰，冥王星之心的右「葉」由高地和延伸到盆地富含氮的冰川組成。在」新視野號」之前，每個人都認為冥王星將是一個完全平坦，幾乎沒有多樣性的星球。但這是完全不同的，實際上冥王星有很多不同的景觀，科學家們正在努力了解那裡發生了什麼。科學家們著手確定冥王星循環空氣（比地球空氣薄10萬倍）可能會如何塑造其地表特徵的。

相反的西風

研究小組從「新視野號」飛船從2015年的飛越中提取了數據，描繪了冥王星的地形和氮冰。然後用天氣預報模型模擬了氮循環，並評估了風是如何吹過地表的。研究發現，冥王星的風在4公里以上向西吹，這與冥王星的東部旋轉方向相反，在其一年大部分時間裡都是反向旋轉的。當「冥王星之心」內的氮在北部蒸發並在南部變成冰時，它的移動引發了西風。

太陽系中沒有其他地方有這樣的大氣層，也許除了海王星的衛星海衛一。研究人員還發現沿Sputnik Planitia盆地西部邊界有一股快速移動的近地表氣流。氣流就像地球上的風型，比如沿著亞洲東部邊緣的暗潮，大氣中的氮凝結成冰推動了這種風型。Sputnik Planitia的高懸崖將冷空氣困在盆地內，冷空氣在那裡循環，並在穿過西部地區時變得更強，這在很大程度上取決於地形或環境的具體情況。

冥王星模型已經發展到可以談論地區性天氣的地步，這真給人們留下了深刻的印象。在更廣泛的範圍內，冥王星之心的心臟跳動的整個概念，是思考它一種很棒的方式。這些源自冥王星氮心的風型，可能解釋了為什麼它在普蘭蒂亞以西擁有黑暗的平原和風紋。風可以輸送熱量，這將使表面變暖或者可能通過輸送和沉積霧霾顆粒來侵蝕和使冰變暗。如果冥王星上的風向不同方向旋轉，冥王星景觀可能看起來完全不同。

博科園｜研究/來自：美國地球物理聯合會

參考期刊《地球物理研究：行星》

DOI: 10.1029/2019JE006120

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