冥王星把他最大的衛星「染紅」

NASA的新視野號（New Horizons）飛船於2015年7月14日在最接近點前，捕捉到了這張冥王星最大的衛星卡戎的高解析度的色彩增強照片。該圖像結合了由飛船的拉爾夫/多光譜可見光成像相機(Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera, MVIC)獲取的藍色、紅色以及紅外圖像；這些顏色被處理成最合適地加亮了越過卡戎時表面性質發生的變化。科學家們認識到北（頂部）極區域中的紅褐色物質——非正式命名為魔多暗斑(Mordor Macula)」——是從冥王星的大氣層逃逸到卡戎上經過化學過程的甲烷。卡戎寬754英里（1,214千米）；該圖像分辨清晰度小到1.8英里（2.9千米）。

圖片來源: NASA/JHUAPL/SwRI

在2015年6月，當飛近中的NASA新視野號飛船上的相機首先注意到冥王星最大的衛星卡戎上的紅褐色大型極地區域時，任務科學家們知曉了兩件事：他們從未在我們太陽系中的其它地方見到類似的情況，並且他們迫不及待地要獲悉其背後的故事。

近一年來，在分析了新視野號從其2015年7月歷史性的飛行期間所發回的圖像和其它數據之後，科學家認為他們已經解開謎團。正如本周他們在國際科學期刊《自然》（Nature）中詳述的，卡戎的極地著色來自於冥王星自身——因為甲烷氣體從冥王星的大氣層逃逸並被衛星的重力「捕獲」並且被凍在卡戎極地的寒冷、結冰表面。這是通過如下的化學處理而發生的：來自太陽的紫外線將甲烷轉換成比重較大的碳氫化合物並且最終轉換成稱為索林（tholins）的紅褐色有機物質。

誰會想到冥王星是塗鴉藝術家呢，將覆蓋的區域猶如新墨西哥般大小的紅褐色斑點噴塗在其伴星上？

--Will Grundy,新視野號聯合研究員, 羅威爾天文台（Lowell Observatory）, 弗拉格斯塔夫, 亞利桑那州

「誰會想到冥王星是塗鴉藝術家呢，將覆蓋的區域猶如新墨西哥般大小的紅褐色斑點噴塗在其伴星上？」亞利桑那州弗拉格斯塔夫內羅威爾天文台的新視野號聯合研究員及文章的主要撰稿人Will Grundy問。「每一次我們探索，我們總是發現驚喜。大自然驚人的創造力在於使用物理和化學的基本原理來創造奇景。」

團隊將由新視野號獲得的精細的卡戎圖像的分析與冰在卡戎的極地上逐漸形成的計算機模型結合。任務科學家先前推測來自冥王星大氣層的甲烷被捕獲在卡戎的北極中並且緩慢轉變成紅褐色物質，但是並沒有模型來支撐該理論。

新視野號團隊鑽研數據從而確定在這顆德克薩斯州大小的衛星（具有753英里(1212千米))或1,212英里(1951千米)的直徑）上的條件是否能夠允許捕捉和處理甲烷氣體。利用冥王星和卡戎繞太陽的軌道運行一周為248年的模型顯示出在卡戎極地處非常極端的氣候，在此100年的連續日照與另一長達一世紀的連續黑暗相互交替。表面溫度在這些漫長冬季期間下降到華氏-430度（攝氏-257度），冷的足以將甲烷氣體凍成固體。

「甲烷分子在卡戎的表面上亂竄直到它們既無法逃回至太空也無法在寒冷的極地著陸，在此它們凍成固體形成一層薄薄的甲烷冰一直持續到春季日照回歸，」Grundy說。但是在甲烷冰迅速消退時，由其產生的比重較大的碳氫化合物則留在表面上。

這些模型同樣表明，在卡戎的春季，回歸的日照引起冰凍的甲烷轉換回氣態。但是在甲烷冰迅速消退時，由這種蒸發過程產生的比重較大的碳氫化合物則留在表面上。

日照進一步將那些遺留物照射成紅褐色物質——稱為索林——其歷經幾百萬年緩慢地積聚在卡戎的極地上。新視野號觀察卡戎的當前處於冬季黑暗中的另一極——並且由新視野號僅通過從冥王星反射的光，又稱「冥王星照耀（Pluto-shine）」——確認在兩極發生同樣的活動。

「這項研究解決了我們在冥王星的巨型衛星卡戎上發現的最大謎團之一，」來自西南研究院（Southwest Research Institute）的新視野號主要研究者和研究論文的聯合撰稿人Alan Stern說。「並且它將開闢柯伊伯帶（Kuiper Belt）內帶有衛星的其它小行星也許在其衛星上創造相似的、或甚至更廣延的『大氣轉換 』特徵的可能性」。（譯者 Yanni 校對：Frank）

（備註：所有的讚賞收入都歸我們的創作者，譯者和校核，以感謝他們辛苦的付出。）

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