冥王星可能正在與其最大的衛星冥衛一（卡戎）分享其大氣層，從而在衛星的北極形成視覺上引人注目的紅色斑點。
新的研究表明，在過去數十億年中，這兩個世界上的條件將允許冥王星的遊移大氣層在寒冷的衛星冥衛一（卡戎）上凍結，而輻射會迅速將甲烷和氮冰轉化為稱為託林的粘性殘留物。
“甲烷非常易揮發，以至於它只能在漫長而寒冷的極地冬季粘附在表面上，”這項新研究的主要作者威爾·格倫迪透過電子郵件告訴Space.com。格倫迪是亞利桑那州洛威爾天文臺的行星科學家，也是NASA新視野號任務的成員，該任務於2015年7月曆史性地飛越了冥王星。在對過去數十億年冥衛一（卡戎）上的條件進行建模後，他和他的同事發現，在來自冥王星的甲烷凍結後，輻射剝離了氫。（甲烷由氫和碳組成。）留下的碳與其他分子結合，形成更重的物質碎片，即使在溫度升高後也能停留下來 [NASA新視野號拍攝的驚人冥王星飛越照片]
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“隨著越來越多的碎片連線起來，它們逐漸構建出更大、更富含碳、更復雜的分子，直到它們變得如此複雜，以至於我們甚至不嘗試給它們化學名稱，只是用‘有機分子’或‘託林’等通用術語來描述它們，”格倫迪說。“這些是產生紅色的物質。”
該研究於9月14日在《自然》雜誌上線上發表。
捕獲的大氣層
當新視野號對其進行歷史性飛越時，它也研究了這顆矮行星周圍的衛星。其中最大的衛星冥衛一（卡戎）幾乎與冥王星本身一樣大，這使得許多科學家將這對天體歸類為雙行星系統。新視野號揭示，這顆巨大的衛星在其北極有一個紅色斑點。
根據新視野號探測器早期測量的資料，格倫迪和許多其他人立即推測紅色斑點是由託林組成的，託林是由冥王星的大氣層轉移到冥衛一（卡戎）而產生的。他們推測，一些物質可能會凍結，隨後輻射可能會將其轉化為託林。
冥王星的小尺寸意味著它很難 удерживать 住太多的大氣層；許多科學家質疑在新視野號訪問時是否還會 оставаться 多少大氣層。觀測表明，冥王星設法 удерживать 住了周圍的大部分氣體，但仍有一些氣體逃離了這顆矮行星的控制。
“冥王星的大氣層向各個方向呈放射狀逃逸，但冥衛一（卡戎）的引力足夠強大，可以攔截其中幾個百分點的流量，”格倫迪說。[飛越冥王星衛星冥衛一（卡戎）上的巨大峽谷 | 影片]
為了測量冥王星捕獲的大氣層變成冥衛一（卡戎）紅色斑點的機率，格倫迪和同事們模擬了衛星曆史上溫度的變化情況。冥衛一（卡戎）的冬季非常寒冷，極地溫度僅比絕對零度（零下459.67華氏度或零下273.15攝氏度）高几度。由於冬季持續時間如此之長——遠超過100個地球年——進口的大氣層有足夠的時間凍結。
冥衛一（卡戎）赤道附近的溫度較高，使得較少的物質落到表面，這就是為什麼紅色斑點沒有延伸到衛星整個表面。冥衛一（卡戎）本身太小，無法長期 удерживать 住自己的 газообразное 大氣層，因此，當100年的冬季結束時，大氣層蒸發，留下較大的碳氫化合物。
“在大多數情況下，冥衛一（卡戎）的表面太溫暖，甲烷無法粘附，因此到達冥衛一（卡戎）表面的甲烷分子只是在那裡彈跳，直到它們 снова 逃逸回太空 или 找到足夠 холодное 的地方粘附，”格倫迪說。“冬季極地確實足夠 холодное，甲烷可以粘附；因此甲烷會在那裡積累，但只會持續到春天太陽 снова 升起並將其加熱為止。”
冥衛一（卡戎）上的冬天
在冥衛一（卡戎）漫長的冬季期間，來自太陽和銀河宇宙射線的輻射將大氣層轉化為更重的物質，這些物質在溫度升高時不會 быстро 蒸發。當冬季極地 снова 向太陽傾斜，迎來春天時， остающийся 甲烷和氮氣蒸發，留下逐漸變成表面發現的紅色有機物的物質。格倫迪和他的團隊估計，在冥衛一（卡戎）數十億年的生命週期中，極地將產生約30釐米（12英寸）的託林。這個過程應該在今天的冬季極地繼續進行，物質 медленно 積累其紅色斑點。
儘管在飛越期間冥衛一（卡戎）的南極籠罩在黑暗中，但研究人員分析了從冥王星白晝面反射的光，以識別出與照明無關的 медленное 變暗，表明南極也可能擁有自己的斑點。
“我們沒有任何顏色資料來說明它是紅色的，但在冥王星光照亮的黑白影像中，它確實顯示出與北極周圍看到的黑暗程度和大小相似的變暗，”格倫迪說。“就像地球一樣，兩極輪流成為冬季極地。”
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