《冥王星赤道山脈,長得像極滑雪勝地,背後真相讓科學家們驚歎不已》 地球小講堂左圖: 冥王星的霜帽山脊 右圖: 地球阿爾卑斯山白雪皚皚比如,通過它送回地球的視野:你會看到一片白雪皚皚的群山。這一幕,讓人不由驚呼:與地球的滑雪勝地阿爾卑斯山脈的白雪皚皚群山,太神似了!在地球上,往往都會是你爬得越高,溫度就越低!這也解釋了,為什麼我們的滑雪聖地,都躲藏高山雪峰上。但這一鐵律,到了冥王星,會恰好與地球相反:你走得越高,它就越暖和。 因為不同地球的大氣層,在遠離太陽的矮行星身上,雖也包裹著大氣,但冥王星的這層稀薄的大氣層,沒有像地球那樣厚重、也隔絕不了大部分的陽光輻射。且即便是同樣以氮氣為主要成分,它還有微量的甲烷和一氧化碳,可因為空氣過於稀薄,太陽輻射將主宰著這個星球的溫度。所以,在海拔高的地方,其平均大氣溫度,甚至會比地表溫度高出幾十度。 同時,也感謝美國NASA的“新地平線”號宇宙飛船,通過它的視野,讓身處地球我們“看到了”冥王星的這迥然不一的複雜性,但也給我們留下很多問號!就如同新地平線號的視線範圍內所顯示那樣:這一片皚皚白雪的沉澱於群山峰頂之上呢?它為何會會出現如同地球相似的這幕奇特的景象呢?並且,你會很納悶,不是說好的越高越熱麼?按理說,“積雪”,不應該落在平原或盆地麼?咋就跟地球一樣覆蓋在山峰之上呢? 在地球上,空氣會因為絕熱膨脹,讓其溫度會隨著海拔升高而降低。當空氣沿著山坡向上移動時,它體積就會膨脹,從而導致自身溫度降低。所以,帶有水分的潮濕空氣上升時,其中的水蒸氣會因為溫度低於零度,而凝結成固體形態——積雪。 但這個原理,在冥王星上,似乎不再通用了!所以,法國的科研團隊重新建立了一個新的氣候模型,試圖破解甲烷雪,是如何跑到山上的。首先,你切莫混淆一點,冥王星上,這個獨特的“積雪”,並非水的固態物質,而是由甲烷形成的固態 CH4霜雪。其次,你必須清楚冥王星是一個極其寒冷的星球,不僅大氣稀薄,並且稀薄的大氣中甲烷的含量極少。所以,這層厚厚的山頂“積雪”,形成的過程,並非我們所想那麼簡單。 最終,研究人員已確定冥王星大氣氣候的動態變化,往往都會讓甲烷集中在更高的海拔的地域。所以,你也只有在山頂,才能找到有足夠的甲烷,並讓其形成“積雪”,在低海拔地區,並非溫度不夠,實在是太乾燥了,找不到能提供形成“積雪”原料的甲烷。 同時,因為冥王星並沒有像地球那樣厚厚的、絕緣隔熱的大氣層。所以,這顆矮行星在更高的高度由於太陽輻射反而更加溫暖,因為熱量首先會被大氣中的甲烷吸收,甲烷吸收熱量後,會升華膨脹向高海拔地區集中。同時,也因為冥王星的大氣層太稀薄,既無法像地球那樣漫反射加熱行星的表面,也無法形成氮冰的存在。導致了一種“局部輻射平衡”的現象出現,而這種平衡卻與海拔高度無關,反而因甲烷海拔高度的地方存量越多,吸收的熱量越大,這就造就了越低海拔的大氣更冷。 並且,地表附近的空氣更冷,也更加密集,只會沿著山峰的斜坡流動。結果是,冥王星主要由下傾的風所控制,科研人員的氣候模擬顯示,這種機制在冥王星上空隨處可見,在一天中的任何時候都是如此。冥王星這種獨特的大氣循環的方式,會使得甲烷在更高的海拔高度集中。且這種循環是季節性的,由表面的升華所驅動。當“升華誘導循環”使得甲烷變得更加集中時,達到飽和點,就會以雪的形式降落在山脈表面。 且這裏面也有一個“良性”循環。當甲烷雪在山上形成時,它增加了反照率,導致更多的冷卻。隨著溫度的降低,會產生更多的甲烷雪。通過這個新模型,你可以認知到冥王星山頂形成 CH4霜雪的過程,似乎與地球上形成雪山的過程完全不同。 但讓人歎為觀止的事情就是,兩種如此不同的現象、兩種如此不同的物質,在分辨率相似的情況下竟能產生相同的景觀。特別是在新地平線號飛越這顆矮行星之前,地球人並不知道它的表面、大氣層和氣候是如此複雜。遠觀時,還真以為與地球一樣,當人們破解其中奧妙時,才發現它的皚皚積雪,卻蘊含著如此獨特的地理科學原理。 這次由行星科學家 Alan Stern主導的新地平線號任務,用新的視角讓我們認識到太陽最邊緣的一側,美妙有趣的一面。而要想進一步了解更多有關冥王星的真相與信息,他認為下一步,我們該考慮給冥王星發射的軌道飛行器+著陸器了,這或許是新任務重要組成部分。也只有對它進行一番徹底的研究之後,在未來的某一天,它或許會如同阿爾卑斯山那樣,成為我們的宇宙中最奇特的“滑雪”勝地! 《冥王星赤道山脈,長得像極滑雪勝地,背後真相讓科學家們驚歎不已》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 小編的世界 e4to.com,請記得按讚、收藏及分享!
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冥王星赤道山脈,長得像極滑雪勝地,背後真相讓科學家們驚歎不已
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