【資料圖】

新視野號(hào)科學(xué)小組成員、SwRI的Randy Gladstone表示：“在新視野號(hào)之前，冥王星最好的哈勃圖像只顯示了一個(gè)模糊的反射光團(tuán)。除了在冥王星表面發(fā)現(xiàn)的所有迷人的特征之外，這次飛越還發(fā)現(xiàn)了Charon上的一個(gè)不尋常的特征，即以其北極為中心的一個(gè)令人驚訝的紅帽。”

在2015年的相遇之后不久，新視野號(hào)的科學(xué)家們提出，在Charon的兩極有一種淡紅色的“類似薄荷葉的”物質(zhì)--可能是由紫外線分解甲烷分子而合成。這些分子在逃離冥王星后被捕獲，然后在漫長(zhǎng)的冬夜里被凍結(jié)在月球的極地地區(qū)。Tholins是由光驅(qū)動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)形成的粘性有機(jī)殘留物，在這種情況下，是由行星際氫原子散射的萊曼-阿爾法紫外線輝光驅(qū)動(dòng)。

SwRI的Ujjwal Raut博士說(shuō)道：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，Charon稀薄大氣中急劇的季節(jié)性激增以及光線分解冷凝的甲烷霜是理解Charon紅色極區(qū)的起源的關(guān)鍵。這是迄今為止在一個(gè)行星體上觀察到的表面-大氣層相互作用的最說(shuō)明問(wèn)題和嚴(yán)酷的例子之一。”

研究小組在SwRI新的實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心(CLASSE)真實(shí)地復(fù)制了Charon的表面條件，以此來(lái)測(cè)量Charon冬季半球上產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏某煞趾皖伾驗(yàn)榧淄樵谌R曼-阿爾法輝光下凍結(jié)了。該小組將測(cè)量結(jié)果輸入到Charon的一個(gè)新大氣模型中，以此來(lái)顯示甲烷在Charon的北極點(diǎn)上分解成殘余物。

Raut說(shuō)道：“我們團(tuán)隊(duì)新穎的‘動(dòng)態(tài)光解’實(shí)驗(yàn)為行星際萊曼-阿爾法對(duì)合成Charon的紅色物質(zhì)的貢獻(xiàn)提供了新限制。我們的實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)超高真空室中，在萊曼-阿爾法光子的照射下冷凝甲烷，從而以高保真的方式復(fù)制Charon兩極的條件。”

SwRI的科學(xué)家們還開(kāi)發(fā)了一個(gè)新計(jì)算機(jī)模擬以為Charon的稀薄甲烷大氣建模。

該團(tuán)隊(duì)將SwRI的超現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸入大氣模型以此來(lái)估計(jì)在紫外線影響下甲烷分解產(chǎn)生的復(fù)雜碳?xì)浠衔锏姆植肌Ｔ撃Ｐ偷臉O區(qū)主要產(chǎn)生乙烷，這是一種無(wú)色的物質(zhì)，不會(huì)造成紅色的顏色。

“我們認(rèn)為來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)的電離輻射分解了萊曼-阿爾法的極地冰霜，從而合成越來(lái)越復(fù)雜、越來(lái)越紅的材料來(lái)負(fù)責(zé)這個(gè)神秘的衛(wèi)星上的獨(dú)特反照率，”Raut說(shuō)道，”乙烷的揮發(fā)性比甲烷低，在春季日出后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都會(huì)凍結(jié)在Charon的表面。暴露在太陽(yáng)風(fēng)中可能會(huì)將乙烷轉(zhuǎn)化為持續(xù)的紅色表面沉積物，從而促成了Charon的紅帽形成。”

SwRI的Josh Kammer博士表示，團(tuán)隊(duì)將調(diào)查太陽(yáng)風(fēng)在紅極形成中的作用。