科学家在天王星的云层中检测硫化氢

1986年1月24日由旅行者2拍摄的新月形天王星的形象揭示了它冰冷的蓝色大气。尽管旅行者2的紧密飞行，但直到现在，大气的组成仍然是一个谜。图片来源：NASA / JPL

硫化氢，使腐烂的鸡蛋的气体是独特的气味，渗透到星球天王星的上层大气 - 这是长期争论，但从未明确过验证。基于与双子座北望远镜的敏感光谱观察，天文学家揭开了巨型星球云顶旋转的有毒气体。这结果解决了我们在太空中的一个邻居的顽固，长期的神秘面纱。

即使在几十年的观察之后，并由旅行者2宇宙飞船的访问，天王星持有一个关键秘密，其云的构成。现在，行星云的一个关键组件终于验证了。

来自牛津大学的帕特里克·伊尔文，英国和全球合作者的光谱解剖来自夏威夷的8米格尼亚·莫诺斯的8米格尼亚北望远镜捕获的天王星的红外光。他们发现硫化氢，大多数人都避免的含氮气，在天王星的云顶。长寻求的证据于4月23日的自然天文学期刊发表。

使用近红外整体场光谱仪（NIFS）获得的Gemini数据，从立即在乌兰斯的大气中的主要可见云层上方的区域中采样反射的阳光。虽然我们试图检测的线条只是勉强在那里，但我们能够毫不含糊地发现它们，这归功于Gemins对Maunakea上的精致条件的敏感性，“Irwin说。”“虽然我们知道这些线条将处于检测的边缘，但我决定在我们获得的双子座数据中寻找它们。”

“这项工作是一个最初的仪器的初步创新利用，最初旨在研究遥远星系中心周围的巨大黑洞周围的爆炸性环境，”联合国的全国科学基金会克里斯戴维斯说，双子座望远镜的领先资助者。“为了使用NIFS来解决我们自己的太阳系中的长期神秘是一种强大的使用延伸。”戴维斯补充道。

天文学家长期以来争论了天王星的云的组成以及硫化氢或氨是否占主导地位云甲板，但无论是缺乏明确的证据。“现在，由于改善了硫化氢吸收线数据和美妙的双子座光谱，我们有捕获罪魁祸首的指纹，”Irwin说。光谱吸收管线（其中气体吸收来自反射阳光的一些红外光）是特别弱和挑战，以根据IRWIN检测。

在内部气体巨大的行星，木星和土星中，乌兰斯云甲板（和大众海王星的氢硫化氢高致对对比，在云中没有看到硫化氢，而是观察到氨。大部分木星和土星的上云由氨冰组成，但似乎这不是天王星的情况。这些差异在大气成分中阐明了关于行星的形成和历史的问题。

英国莱切斯特大学的研究团队成员的Leigh Fletcher补充说，煤气巨头（木星和土星）的云甲板之间的差异，以及冰巨人（天王星和海王星）可能是印记的在这些世界的诞生期间回来。“在我们的太阳系的形成期间，通过行星形成的温度和位置确定氮气和硫（以及因此氨和天王星的新检测到的硫化氢）之间的平衡。”

早期形成天王星的另一个因素是强大的证据表明我们的太阳系的巨大行星可能从最初形成的地方迁移。因此，确认该组合信息在了解天王星的发源地，演变和完整的行星迁移模型方面非常宝贵。

根据弗莱彻，当云甲板通过冷凝形成时，它锁定在深层内部水库中的云形成气体，隐藏在我们通常可以用我们的望远镜看到的水平下方。“只有微小的量仍然在云中作为饱和蒸汽保持在云中，”弗莱彻。“这就是为什么它如此挑战，以捕获天王星云甲板上方的氨和硫化氢的签名。双子座的优越能力最终让我们幸运的休息，“弗莱彻的总结道。

NASA的喷气机推进实验室格伦奥尔顿，以及研究团队的另一个成员，“我们强烈怀疑硫化氢气体影响了铀的毫米和无线电谱一段时间，但我们无法归因于所需的吸收积极识别它。现在，拼图的那部分也落入了适当的地方。“

虽然结果设定了天王星周围的硫化氢量的下限，但甚至在这些浓度下也有趣的是效果对人类的影响。“如果一个不幸的人类来通过天王星的云来下降，他们将得到非常令人不愉快和含量的条件。”但根据Irwin，犯规恶臭不会是最糟糕的。“负面的200摄氏度窒息和暴露在大多数氢气，氦气和甲烷中的窒息和曝光将在嗅觉前长时间达到其损失，”Irwin结束。

新发现表明，虽然这种气氛可能对人类令人不愉快，但这一远的世界是探讨我们太阳系早期历史的肥沃地面，也许了解其他大型冰冷世界的物理条件，绕太阳超出太阳的星星。

出版物：Patrick G. J. Irwin等人，“在天王星的大气中检测云中云中的硫化氢，”自然天文学（2018）DOI：10.1038 / S41550-018-0432-1