新视野号飞船经过冥王星时，在它拍摄的许多迷人的照片中，有一张显示了遥远的太阳系中这个小小的、寒冷的世界有一个朦胧的大气层。 现在，新的数据有助于解释冥王星如何通过一个不同寻常的轨道使得37亿英里外的太阳的微弱光线足以形成这层薄雾。
通过NASA的一个平流层红外天文台——简称为索菲亚（SOFIA），是一个位于飞机上的望远镜——的远程观测，笼罩冥王星的薄雾是由很小的微粒组成的，他们会在大气层中保留很长时间，而不是立即掉落到星球表面。SOFIA的数据表明这些雾霾颗粒正不断的得到补充。这一发现修正了关于冥王星大气层命运的预测，因为冥王星在其248个地球年的围绕太阳运行的轨道上进入了更冷的太空区域，这一研究结果发表在科学杂志《Icarus》上。
动画中的静止图像，说明冥王星在一次被称为掩星的类似日食的事件中经过恒星前面。 2015年6月29日，索非亚观测到了这颗矮行星，当时它被一颗恒星短暂地背光照射，以分析其大气层【来源：NASA】
“冥王星是一个不断让我们感到惊讶的神秘天体，”这篇论文的第一作者、麻省理工学院华莱士天体物理观测站主任迈克尔 · 珀森说。 “早些时候的远程观测暗示可能存在烟雾，但在SOFIA的数据出来之前，没有强有力的证据证实烟雾确实存在。 现在我们怀疑冥王星的大气层是否会在未来几年崩溃——它的恢复能力可能比我们想象的要强。”
SOFIA在2015年7月“新视野号”飞越冥王星两周前对冥王星进行了研究。 这架改装后的波音747飞越太平洋上空，在一次掩星期间将其近9英尺的望远镜对准冥王星。在这次类似日食的事件中，冥王星经过一颗遥远的恒星时，在地球表面投下了微弱的阴影。
SOFIA通过红外线和可见光波长观测了冥王星大气层的中间层，不久之后，新视野号探测器利用无线电波和紫外线探测冥王星大气层的上层和下层。 这些在如此近距离拍摄的综合观测，提供了迄今为止关于冥王星大气的最完整的图像。
蓝色，朦胧的大气层
冥王星的大气层主要是氮气，还有少量的甲烷和一氧化碳。 由于甲烷和其他气体与阳光发生反应，浓雾颗粒形成于距地表20英里以上的高空大气层中，然后慢慢降落到结冰的地表。
新视野号发回的图像显示冥王星大气层中有一层蓝色的薄雾，它发现了这些粒子存在的证据。 现在，SOFIA的数据填补了更多的细节，它发现这些微粒极其微小，只有0.06-0.10微米厚，大约是人类头发宽度的1000分之一。 由于它们体积小，当它们漂移到表面时，相比于其他颜色，它们散射更多的蓝光，创造出蓝色的色调。
2015年7月14日，新视野号飞船拍摄到的冥王星大气层中薄雾的高分辨率彩色照片【来源：NASA】
有了这些新的见解，科学家们正在重新评估他们对冥王星大气层命运的预测。 许多预测表明，随着矮行星远离太阳，表面的冰会蒸发得更少，产生更少的大气气体，同时继续向太空流失，最终导致大气崩塌。 但是，大气层并没有崩塌，而是呈现出一种较短的周期性变化。应用他们从SOFIA学到的东西重新分析了之前的观测结果，包括从SOFIA的前身柯伊伯机载天文台望远镜得到的结果显示，浓雾正在增厚，然后逐渐消失，这个周期仅持续了几年。 这表明微小的颗粒正在相对较快地被创造出来。 研究人员认为，冥王星不寻常的轨道推动了阴霾的变化，因此，在调节大气层方面，冥王星自身可能比它与太阳的距离更重要。
冥王星围绕太阳的轨道是一个长长的椭圆形，叫做椭圆轨道，并且有一定的角度，叫做倾斜轨道。 它也会侧着旋转。 这导致矮行星的某些区域在轨道的不同点暴露在更多的阳光下。 当富含冰的地区暴露在阳光下时，大气可能会膨胀并产生更多的烟雾颗粒，但是那些接收到更少阳光的地区，可能会收缩并变得更加清晰。 即使冥王星与太阳的距离增加了，这种循环仍在继续，尽管目前还不清楚这种模式是否会继续下去。
“我们还有很多不明白的地方，但我们现在不得不重新考虑之前的预测，”珀森说。 “冥王星的大气层崩塌的速度可能比之前预测的要慢，或者根本不会。 我们必须继续监测，以找出答案。”
追逐冥王星的阴影
索非亚在远距离研究冥王星方面处于独特的地位，它利用了一个罕见的时刻，即冥王星与一颗遥远的恒星擦肩而过，在地球表面投下了一个微弱的阴影。 在这颗恒星的背光照射下，可以分析冥王星的大气层。
SOFIA拍摄到的冥王星掩星画面
冥王星的影子以每小时53000英里的速度飞行，预计会在新西兰附近的太平洋上空短暂出现两分钟。 SOFIA制定了拦截的路线，但在掩星前两小时，更新的预测显示影子的位置在北方200英里处。
“捕捉那个影子需要一点小小的努力。 SOFIA具有机动性的优点，但修改后的飞行计划必须得到空中交通管制部门的批准。”SOFIA科学运营副总监威廉里奇说。“ 当时有一些紧张的时刻，但是团队一起合作，我们得到了许可。 我们在正确的时间到达了冥王星的影子，很高兴能够成功! ”
像这样的远程观测可以让科学家们可以在飞船近天体探测飞行的间隙监测行星体，因为近天体探测飞行通常需要间隔很多年。 SOFIA远程收集的数据与新视野号近距离飞越收集的数据之间相一致，证明从地球进行的掩星观测可以在航天器任务之间提供高质量的数据。
夜幕中的SOFIA
SOFIA，全称为平流层红外天文台，是一架波音747SP喷气客机，改装后可搭载直径为106英寸的望远镜。 这是NASA和德国航空航天中心（DLR）的联合项目。 NASA位于加利福尼亚州硅谷的艾姆丝研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚市的大学空间研究协会以及斯图加特大学的德国SOFIA研究所（DSI）合作管理SOFIA计划的科学和任务运营。 该飞机由位于美国加利福尼亚州帕姆代尔的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心703号大楼进行维护和操作。
作者: nasa
FY:Marcy
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