一项新研究表明，氮冷冻的“冥王星之心”控制着冥王星上的风，并可能在其表面产生特征。冥王星著名的心形结构名为Tombaugh Regio，在美国宇航局新视野号任务于2015年捕捉到这颗矮行星的镜头后，冥王星很快就出名了，并揭示了冥王星并不是科学家想象那样的贫瘠世界。现在，新的研究表明：冥王星著名的“氮心”控制着冥王星大气循环。
揭示冥王星的大气行为，将能为科学家提供了另一个可以与地球进行比较的地方。这样的发现，可以准确地指出地球和数十亿英里外冥王星之间相似而独特的特征。氮气（地球空气中也发现的一种元素）构成了冥王星稀薄大气的大部分，以及少量的一氧化碳和温室气体甲烷。冷冻的氮也覆盖了冥王星表面的一部分，呈心形形状。白天，这种薄薄的氮气冰层变暖并变成水蒸气。
到了晚上，水蒸气会凝结，再次形成冰。每个重复过程都像心跳一样，在矮行星周围吹来氮气风，其研究发现发表在《地球物理研究：行星》期刊上。新的研究表明，这种循环推动冥王星的大气层，以与其自旋相反的方向运行，这是一种独特的现象，称为回转。当空气“鞭打”接近地表时，它输送热量、冰粒和雾霾颗粒，在北部和西北部地区形成黑暗的风带和平原。
该研究的主要作者、加州NASA艾姆斯研究中心的天体物理学家兼行星科学家坦吉·伯特朗(Tanguy Bertrand)说：这突显了一个事实，即冥王星的大气层和风（即使大气密度非常低）也会影响到表面，冥王星的大部分氮冰都局限在汤博地区。冥王星之心的左“叶”是一个1000公里长的冰盖，位于一个名为Sputnik Planitia的3公里深的盆地中。
由于海拔较低，该地区拥有冥王星的大部分氮冰，冥王星之心的右“叶”由高地和延伸到盆地富含氮的冰川组成。在”新视野号”之前，每个人都认为冥王星将是一个完全平坦，几乎没有多样性的星球。但这是完全不同的，实际上冥王星有很多不同的景观，科学家们正在努力了解那里发生了什么。科学家们着手确定冥王星循环空气（比地球空气薄10万倍）可能会如何塑造其地表特征的。
相反的西风
研究小组从“新视野号”飞船从2015年的飞越中提取了数据，描绘了冥王星的地形和氮冰。然后用天气预报模型模拟了氮循环，并评估了风是如何吹过地表的。研究发现，冥王星的风在4公里以上向西吹，这与冥王星的东部旋转方向相反，在其一年大部分时间里都是反向旋转的。当“冥王星之心”内的氮在北部蒸发并在南部变成冰时，它的移动引发了西风。
太阳系中没有其他地方有这样的大气层，也许除了海王星的卫星海卫一。研究人员还发现沿Sputnik Planitia盆地西部边界有一股快速移动的近地表气流。气流就像地球上的风型，比如沿着亚洲东部边缘的暗潮，大气中的氮凝结成冰推动了这种风型。Sputnik Planitia的高悬崖将冷空气困在盆地内，冷空气在那里循环，并在穿过西部地区时变得更强，这在很大程度上取决于地形或环境的具体情况。
冥王星模型已经发展到可以谈论地区性天气的地步，这真给人们留下了深刻的印象。在更广泛的范围内，冥王星之心的心脏跳动的整个概念，是思考它一种很棒的方式。这些源自冥王星氮心的风型，可能解释了为什么它在普兰蒂亚以西拥有黑暗的平原和风纹。风可以输送热量，这将使表面变暖或者可能通过输送和沉积雾霾颗粒来侵蚀和使冰变暗。如果冥王星上的风向不同方向旋转，冥王星景观可能看起来完全不同。
博科园｜研究/来自：美国地球物理联合会
参考期刊《地球物理研究：行星》
DOI: 10.1029/2019JE006120
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