摘要
冥王星的大型卫星冥卫一的一个独特之处在于其暗红色的北极帽1.冥王星表面也有类似的颜色2对碳氢化合物高能辐射加工产生的类索林有机大分子。冥卫一的极地位置暗示了极端的温度,这是由于冥卫一的高倾角和长季节生产这种物质造成的。冥王星大气层的逃逸为复杂的化学反应提供了潜在的原料3.,4.来自冥王星的气体被短暂的冷捕获并在冥卫一的冬季极被处理1,2在冥卫一北半球图像的基础上解释了暗色调,但没有定量建模。在这里,我们报道了冥王星照耀下的南半球图像,以及在接近阶段拍摄的图像,这些图像显示了在经度范围内的北极帽。我们模拟了冥卫一表面的热环境,以及从冥王星逸出的物质的供应和暂时的冷捕获,以及这些物质在冷捕获时光解过程,变成更复杂、挥发性更低的分子。模型结果与所提出的产生卡戎上所观察到的颜色图案的机制一致。
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冥卫一和其他柯伊伯带天体上的内生挥发物
自然通讯开放获取2022年8月9日
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参考文献
斯特恩,s.a.等。冥王星系统:新视野号探测的初步结果。科学350, aad1815 (2015)
Grundy, W. M.等人。冥王星和冥卫一的表面组成。科学351, aad9189 (2016)
塔克,O. J.约翰逊,R. E. & Young, L. a .冥王星-冥卫一系统中的气体转移:冥卫一大气。伊卡洛斯246, 291-297 (2015)
格莱斯顿,G. R.等。新视野号观测到的冥王星大气层。科学351, aad8866 (2016)
路透社,d.c.等。拉尔夫:新视野号冥王星/柯伊伯带任务的可见光/红外成像仪。空间科学。牧师。140, 129-154 (2008)
豪威特,C. J.等。新视野多光谱可见成像相机(MVIC)的飞行辐射定标。预印在http://arxiv.org/abs/1603.08940
摩尔,J. M.等。新视野号观测到的冥王星和冥卫一的地质情况。科学351, 1284-1293 (2016)
程,A. F.等。新视野号上的远程侦察成像仪。空间科学。牧师。140, 189-215 (2008)
斯宾塞,J. R., Lebofsky, L. A. & Sykes, M. V.辐射测量直径测定中的系统偏差。伊卡洛斯78, 337-354 (1989)
厄尔,A. M. &宾泽尔,R. P.冥王星的日照历史:纬度变化和对大气压力的影响。伊卡洛斯250, 405-412 (2015)
Lellouch, E.等人。来自赫歇尔观测的冥王星-冥卫一系统的长波长热发射:发射率效应的证据。阿斯特朗。12,54。588, a2 (2016)
Howett, C. J. A. Spencer, J. R. Pearl, J. & Segura, M.土卫一、土卫二、特提斯、土卫一、土卫五和土卫八的热惯性和热辐射键反照率值,由卡西尼/CIRS测量得出。伊卡洛斯206, 573-593 (2010)
Lellouch, E.等人。“TNOs很酷”:跨海王星区域的调查。赫歇尔和斯皮策联合观测的柯伊伯带天体和半人马的热性质。阿斯特朗。12,54。557, a60 (2013)
A. R. &皮尔,S. J . &哈里斯。A.在冥王星和冥卫一(斯特恩,S. A. &托伦,D. J.)159-190(亚利桑那大学出版社,1997)
Bagenal, F.等人。冥王星的相互作用:太阳风,高能粒子,尘埃。科学351, aad9045 (2016)
Hoey, W. A., Yeoh, S. K., Trafton, L. M., Goldstein, D. B. & Varghese, P. L.用DSMC方法模拟Pluto-Charon体系中稀薄气体的转移和逸出。在第47届月球与行星科学会议报告论文第1903号(月球与行星研究所,2016)
肖格霍夫,肖格霍夫,泰勒G. J.月球冷阱中水的地下迁移。j .地球物理学。Res。112, e02010 (2007)
弗莱,N. &施密特,B.冰的升华天体物理学兴趣:文献综述。星球。空间科学。57, 2053-2080 (2009)
约翰逊,r.e。高能带电粒子与大气和表面的相互作用(施普林格,1990)
辐射对冥王星表面的影响。地球物理学。卷。16, 1233-1236 (1989)
Mejía, C.等。快速重离子压实富水多孔冰伊卡洛斯250, 222-229 (2015)
Caro, g.m ., Chen yj . & Yih, t.s.星际冰类似物的真空紫外光谱II:非极性冰分子的吸收截面。阿斯特朗。12,54。562, a120 (2014)
马迪,T. E.约翰逊,R. E. &奥兰多,T. M.遥远的表面科学:太阳系中的辐射诱导表面过程。冲浪。科学。500, 838-858 (2002)
Materese, C. K., Cruikshank, D. P., Sandford, s.a ., Imanaka, H. & Nuevo, M.外太阳系天体上的冰化学:含N2-, CH4-和co的冰的电子辐射分解。12,54。J。812, 150 (2015)
汤普森,W. R.,默里,B. G. J. P. T.,卡雷,B. N. &萨根,C.带电粒子辐照甲烷包合物和其他冰的着色和变暗:在太阳系外的应用。j .地球物理学。Res。92, 14,933-14,947 (1987)
波特,S. B. & Grundy, W. M.冥王星系统中的喷射物转移。伊卡洛斯246, 360-368 (2015)
高尔特,D. E., Hörz, F.,布朗利,D. E. &哈东,J. B.月球风化层的混合。月球科学。相依Proc。3., 2365-2386 (1974)
斯宾塞,J. R. & Denk, T.由外源触发的热冰迁移形成土卫八的极端反照率二分法。科学327, 432-435 (2010)
韦弗,H. A.等。新视野号观测到的冥王星小卫星。科学351, aae0030 (2016)
Hapke B。反射与发射光谱理论“,(剑桥大学出版社,1993)
Buie, M. W., Grundy, W. M., Young, E. F., Young, L. A. & Stern, S. A. Pluto和Charon与哈勃太空望远镜I:从光曲线监测全球变化和改进的表面特性。阿斯特朗。J。139, 1117-1127 (2010)
布拉蒂,B. J.等。LORRI新视野观测冥王星和冥卫一的全球反照率。预印在http://arxiv.org/abs/1604.06129(2016)
罗斯,R. G. & Kargel, J. S. in太阳系冰(Schmitt, B. et al.) 33-62 (Kluwer Academic, 1998)
麦金农,W. B.等。冥王星-冥卫一系统揭示了地球物理、活动和起源。在第47届月球与行星科学会议报告第1995号论文(月球与行星研究所,2016)
波尔舒特金,D. N.,加桑,V. M.和普罗赫瓦提洛夫,a.i.甲烷晶体晶格参数在11-70°K范围内的温度依赖性。j . Struct。化学。12, 670-672 (1972)
斯特恩,s.a.等。新视野号对冥卫一当前大气的限制。预印本可于http://arxiv.org/abs/1608.06955(2016)
格莱斯顿,普赖尔,W. R. &斯特恩,S. A.黎α@布鲁托。伊卡洛斯246, 279-284 (2015)
Baratta, G. A., Leto, G. & Palumbo, m.e.离子辐照和CH4和CH3OH的紫外光分解的比较。阿斯特朗。12,54。384, 343-349 (2002)
库鲁兹,r.l.。光谱合成程序和线数据(史密森天体物理天文台,1993)
格林斯特里特,S,格拉德曼,B. &麦金农,W. B.冥王星上的撞击和陨石坑率。伊卡洛斯258, 267-288 (2015)
格林斯特里特,S.格拉夫曼,B.和麦金农,W. B.“冥王星的撞击和陨石坑率”的勘误表[伊卡洛斯258(2015)267-288]。伊卡洛斯274, 366-367 (2016)
月球风化层园艺的蒙特卡洛模型。月亮13, 159-172 (1975)
波普,A. R.星际尘埃流入冥王星-冥卫一系统。伊卡洛斯246, 352-359 (2015)
确认
这项工作得到了美国宇航局新视野项目的支持。E.Q, B.S.和S.Phi。感谢法国国家空间研究中心(CNES)通过“Système Solaire”项目提供的财政支持。
作者信息
作者及隶属关系
财团
贡献
wm.g.领导了这项研究并撰写了论文,G.R.G.和M.E.S.在冥王星大气逃逸及其向冥卫一的运输方面提供了重要的信息,D.P.C.在钍的辐射分解生产方面提供了信息,C.J.A.H.和J.R.S.在热模型方面提供了信息,T.R.L.在冥王星发光图像处理方面提供了信息。M.W.B, A.J.V和b.j.b开发了光度模型。A.M.E.和R.P.B.计算日照作为时间和位置的函数。K.E.处理了MVIC接近图像。g.r.g., m.e.s., J.Wm.P。,而且K.D.R. assessed ultraviolet irradiation from various sources. K.N.S., S.B.P., and S.J.R. assessed effects of impacts from dust and larger projectiles. S.A.S. contributed diverse insights and led the overall mission. R.A.B., P.M.S., A.H.P., and A.M.Z. helped with geometric registration and image processing. C.M.D.O., J.C.C., S.Pro, C.B.O., E.Q., B.S., and S.Phi. interpreted infrared spectral data. J.A.S. and O.M.U. contributed insights on cold trapping of volatiles. R.L.M. contributed insights on the charged particle environment. L.A.Y. led development of the observation sequences that produced the data used here, and also checked the thermal models. H.A.W. and A.F.C. played key roles in LORRI instrument development and data processing, and D.C.R., C.B.O., A.H.P., and C.J.A.H. did the same for Ralph. W.B.M., J.M.M., K.N.S., F.N., P.M.S., and V.J.B. contributed insights on geophysics and geology of Charon.
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有相互竞争的经济利益。
额外的信息
本文中提出的所有航天器数据将被交付给NASA的行星数据系统(https://pds.nasa.gov)按照NASA和“新视野”项目制定的时间表,在2016年和2017年的一系列阶段进行探测。
审核人信息自然感谢L. Trafton和其他匿名审稿人对本工作的同行评审所作的贡献。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图3低和高热惯性情况下的热模型。
一个,热惯性下限的热历史Γ= 2.5 J m−2K−1年代−1/2.b,热惯性上限的热历史Γ= 40 J m−2K−1年代−1/2.
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关于本文
引用本文
格伦迪,W,克鲁克尚克,D,格莱斯顿,G。et al。冥卫一的红色极点是由季节性寒冷捕获的挥发物形成的。自然539, 65-68(2016)。https://doi.org/10.1038/nature19340
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DOI:https://doi.org/10.1038/nature19340
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冥卫一和其他柯伊伯带天体上的内生挥发物
自然通讯(2022)
新视野号飞掠冥王星后的冥王星系统
自然天文学(2017)