NASA的飞机望远镜– SOFIA –发现冥王星阴霾中隐藏的线索

冥王星大气层中霾层的高分辨率彩色图像，由“新视野”号航天器于2015年7月14日获得。

当冥王星在2015年通过“新视野”号航天器时，其影像显示的许多引人入胜的特征之一就是，这个遥远太阳系中的小而寒冷的世界充满了朦胧的气氛。现在，新的数据帮助解释了Plutos雾是如何在37亿英里外的太阳微弱的光线穿过不寻常的轨道时形成的。

美国国家航空航天局的望远镜在飞机上观测到冥王星，这是由平流层红外天文台或SOFIA进行的远距离观察，结果表明，薄薄的雾气笼罩着冥王星是由很小的颗粒组成的，它们会在大气层中停留很长一段时间，而不是立即掉落到大气层中。表面。SOFIA的数据表明，这些雾霾颗粒正在被积极补充。这一发现正在修改冥王星大气层运势的预测，因为它进入了围绕太阳的248地球年轨道上更冷的空间。结果发表在科学杂志Icarus.上

动画中的静止图像，说明冥王星在类似月食的事件（称为掩星）中经过恒星。2015年6月29日，SOFIA观测到这颗矮行星时，它被一颗恒星瞬间照亮，以分析其大气。

该论文的主要作者，麻省理工学院华莱士天体物理观测所所长迈克尔·珀尔说：“冥王星是一个使我们不断感到惊讶的神秘物体。”“在较早的远程观察中曾暗示可能会出现霾，但是直到有来自SOFIA的数据，才有确凿的证据证实它确实存在。现在，我们在质疑未来几年冥王星的气氛是否会崩溃，它可能比我们想象的更具弹性。”

SOFIA在2015年7月“新视野”号飞越前两周研究了冥王星。经过改装的波音747飞越太平洋，在潜行时掩盖了将近9英尺的望远镜对准冥王星的现象，这是一次类似日食的事件，冥王星在经过遥远的恒星前时在地球表面上投射了微弱的阴影。

SOFIA在红外和可见光波长范围内观察了冥王星大气层的中间层，不久之后，New Horizo​​ns飞船用无线电波和紫外线探测了它的上层和下层。这些非常接近时间的综合观察提供了迄今为止冥王星大气层最完整的图像。

蓝色，朦胧的气氛

冥王星的大气层主要是氮气，少量的甲烷和一氧化碳。随着甲烷和其他气体对阳光的反应，雾霾颗粒在大气中高出地面（距离地面20英里以上），然后慢慢下雨到冰冷的表面。

SOFIA研究了冥王星在2015年6月29日晚上以超过53,000 mph的速度穿越地球表面时的阴影。对天文台的飞行路线进行仔细的规划和实时调整，以便进行观测，从而使科学家能够分析冥王星的大气层。

当《新视野》向冥王星的大气层发送回显示蓝色调雾度的图像时，发现了这些粒子的证据。现在，SOFIA的数据填补了更多细节，因为它们发现粒子非常小，只有0.06-0.10微米厚，是人发宽度的约1000倍。由于它们的尺寸小，当它们向表面漂移时，它们散射的蓝光比其他颜色要多，从而产生蓝色。

有了这些新见解，科学家们正在重新评估他们对冥王星大气命运的预测。许多预测表明，随着矮行星远离太阳移动，将蒸发更少的表层冰-产生更少的大气气体，同时继续造成太空损失-最终导致大气层崩溃。但是，大气并没有崩溃，而是以更短的周期性变化。

利用他们从SOFIA中学到的知识来重新分析以前的观察结果，包括从SOFIA的前辈Kuiper机载天文台观察到的结果，发现霾会变厚，然后以仅几年的周期消失。这表明微小的粒子正在被相对快速地产生。研究人员认为，冥王星的异常轨道正在推动着霾的变化，因此，在调节其大气层方面，比起距太阳的距离更为重要。

美国国家航空航天局（NASA）的SOFIA 747的阿姆斯特朗F / A-18飞行安全和追逐照片。

冥王星以长椭圆形（称为椭圆轨道）和一定角度（称为倾斜轨道）环绕太阳。它还在其侧面旋转。这导致矮行星的某些区域在轨道上的不同点处暴露于更多的阳光下。当富含冰的区域暴露在阳光下时，大气可能会膨胀并形成更多的雾霾颗粒，但是当这些区域接收的阳光较少时，它可能会收缩并变得更清晰。即使冥王星到太阳的距离增加了，这个周期仍在继续，尽管尚不清楚这种模式是否会持续下去。

Person说：“还有很多我们不了解的地方，但是我们现在不得不重新考虑以前的预测。”“冥王星的大气层崩溃的速度可能比以前预测的要慢，或者根本没有。我们必须继续对其进行监视以找出答案。”

追逐冥王星的影子

SOFIA具有独特的优势，可以利用冥王星在遥远的恒星前掠过的罕见瞬间，在远处研究冥王星，在地球表面上投射出微弱的阴影。恒星瞬间变暗，可以分析冥王星的大气层。

冥王星以每小时53,000英里的速度行驶，预计在新西兰附近的太平洋上短暂出现两分钟的阴影。SOFIA绘制了拦截路线图，但是在掩星术前两个小时，更新的预测将阴影向北200英里。

“捕捉阴影需要一点争夺。SOFIA的优势是可移动，但是必须通过空中交通管制来批准修改后的飞行计划，” SOFIA科学运营副总监William Reach说。“有一些紧张的时刻，但是团队一起工作，我们得到了批准。我们在正确的时机到达了冥王星的阴影，并为实现这一目标感到非常高兴！”

像这样的远程观测使科学家可以监视飞船飞越之间的行星体，飞越通常可以间隔很多年。SOFIA远程收集的数据与New Horizo​​ns近距离飞掠所收集的数据之间的协议支持，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。

SOFIA，平流层红外天文台，是一架波音747SP喷气客机，经过改装，可搭载直径为106英寸的望远镜。这是美国国家航空航天局（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Ames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，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美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心703号楼进行维护和操作。