众力资讯网

冥王星的天空,可能正在整个冻住,落回地面。最新测量显示,从2021年年中到202

冥王星的天空,可能正在整个冻住,落回地面。

最新测量显示,从2021年年中到2023年7月,短短两年,冥王星的大气压降了16%。这也许就是天文学家等了几十年的那个信号:冥王星的大气开始塌缩了。

一颗星球的大气怎么会塌缩?这得从冥王星的轨道说起。它绕太阳一圈要248年,走的还是一条明显拉长的椭圆轨道。1989年,它经过了离太阳最近的位置,之后就一路向外,要到2114年才会掉头往回走。自1930年被发现以来,人类还是头一回看着它走这段越来越远、越来越冷的路。

冷,对冥王星的大气是致命的。它的大气主要是氮气,还混着甲烷和一氧化碳。温度一降,氮气撑不住气体的形态,会直接凝成冰霜,落在地上。整片天空,以下雪的方式消失。天文学家很早就预测,随着冥王星远离太阳,它的大气可能会大规模冻结,这种情形有个专门的说法,叫大气塌缩。只是在此之前,谁也没有亲眼见过。

想看也难。2015年飞掠冥王星的新视野号探测器早已远去,附近再没有任何航天器。从地球看,冥王星在最好的望远镜里也只是一个小点。

办法是借星星的光。冥王星在天上缓慢移动,偶尔会恰好挡在某颗遥远恒星的前面,这种现象叫掩星。恒星的光穿过冥王星的大气层时,会被大气折射,被大气里的雾霾颗粒散射,星光先是缓缓变暗,等恒星完全躲到冥王星身后才彻底消失,随后又从另一侧慢慢亮回来。盯住这束星光变暗和重现的全过程,就能算出那层大气的压强和结构。

但要逮住这样的机会,得跟影子赛跑。掩星发生时,冥王星的影子会扫过地球表面,观测者必须正好守在影子经过的路径上,而这条路径常常落在大洋或无人区。就是在这种条件下,美国行星科学研究所高级科学家阿曼达·西卡富斯(Amanda Sickafoose)的团队会提前画好影子路径图,联络沿途的天文台和当地观测者。2017年以来,他们蹲守了10次掩星,其中只有4次能在地球上多个地点同时看到。

西卡富斯说:“看着星光变暗又重现,这么简单的办法,就能让我们研究一层稀薄到只有地球百万分之几的大气,而它属于一个大小只有月球2/3、离太阳比地球远30倍的世界。这一点始终让我惊叹。”

把这些年的数据串起来,团队在《行星科学杂志》(The Planetary Science Journal)上给出了结论:从2015年新视野号飞掠到2021年年中,冥王星的大气压基本没变;随后到2023年7月,整体压强降了16%。

气压下降,还会牵动冥王星最上镜的那道风景。新视野号当年拍到,冥王星上空悬着一层层雾霾,那是甲烷等碳化合物在阳光作用下生成的细小颗粒。按照物理模型的预计,气压降低后,这些雾霾应该会逐渐变稀,沉到更低的高度。

不过,16%的下降是不是塌缩的开端,现在还不能下定论。冥王星大气的变化和地表冰的性质紧紧绑在一起,具体的物理机制还没完全弄清。西卡富斯说:“我们的工作显示,冥王星的大气压最近开始下降了。我希望未来几年到几十年能拿到更多数据,确认或者推翻这个趋势。”

冥王星要到2114年才会重新朝太阳走,在那之前,它只会更冷、更暗。今天做这项观测的人,谁也等不到它的空气重新升起来的那一天。

~~~~~~

图一:新视野号2016年观测到的冥王星大气雾霾层,图源:NASA/JHUAPL/SwRI图二:冥王星掩星影子路径示例图。这篇论文涉及的10次掩星中,只有4次能在地球上多个地点观测。实线表示各日期冥王星影子的上缘、中线和下缘,图片下方的箭头指示影子的移动方向,白色文字标出成功观测的台站位置,黑点是影子路径中心处冥王星与地球的最近位置,图源:A. Sickafoose图三:2026年6月1日掩星的光变曲线,观测地点为澳大利亚昆士兰州奇拉戈的萨凡纳天空天文台。灰色竖线标出掩星的不同阶段。基线亮度包含恒星与冥王星系统(冥王星及其所有卫星)的总光量。星光在冥王星大气中折射、散射,亮度逐渐下降,最低时只剩下冥王星系统自身的光。恒星从冥王星另一侧出现后,星光先在大气中逐渐重现,再恢复到原有亮度,图源:A. Sickafoose

信源:Planetary Science Institute. "Pluto's hazy atmosphere may be collapsing as it moves farther from the sun." Phys.org, edited by Gaby Clark, 3 Aug. 2026