冥王星可能和它最大的卫星Charon共享大气层，在卫星的北极形成了醒目的红斑。

 

新的研究表明，在过去的几十亿年里，这两个世界的条件会使冥王星的大气层在寒冷的卫星Charon上冻结，而辐射会迅速将甲烷和氮冰转化为一种被称为多林的粘性残留物。

 

这项新研究的主要作者威尔·格伦迪通过电子邮件告诉Space.com:“甲烷的挥发性很强，它只能在漫长寒冷的极地冬季粘附在地表。”Grundy是亚利桑那州洛厄尔天文台的一名行星科学家，他是美国国家航空航天局新视野号任务的一部分，该任务于2015年7月对冥王星进行了一次历史性的飞越。他和他的同事在对过去几十亿年的Charon进行模拟后发现，冥王星的甲烷冻结后，辐射带走了氢。(甲烷由氢和碳组成。)留下的碳与其他分子结合，形成了更重的物质碎片，即使在温度升高后仍能继续存在

 

Grundy说:“随着越来越多的碎片聚集在一起，它们会逐渐形成更大、碳含量更高、更复杂的分子，直到它们变得如此复杂，以至于我们甚至不用给它们起化学名称，只用‘有机分子’或‘tholins’之类的通用术语来描述它们。”“这些是产生红色的东西。”

 

这项研究发表在9月14日的《自然》杂志网络版上。

 

捕获的气氛中

 

当“新视野号”历史性地飞越冥王星时，它还研究了这颗矮行星周围的卫星。这些卫星中最大的Charon几乎和冥王星本身一样大，因此许多科学家将这对卫星归类为双行星系统。新视野号揭示了巨大的月球在其北极有一个红点。

 

根据“新视野号”宇宙飞船的早期测量，Grundy和其他许多人立即推测，红点是由于冥王星的大气层转移到Charon而形成的多林物质。他们的理论是，一些物质可能会冻结，随后，辐射可能会将其转化为多林物质。

 

冥王星的体积很小，杏耀这意味着它很难留住大部分大气层;许多科学家质疑，当“新视野号”到达地球时，大气层的大部分是否还会存在。观察结果显示，冥王星设法抓住了它周围的大部分气体，但仍有一些气体逃脱了这颗矮行星的控制。

 

“冥王星的大气从各个方向以径向向外逃逸，但卡戎的引力强大到足以拦截其中的百分之几，”Grundy说。

 

为了测量冥王星捕获的大气变成卡戎红斑的可能性，Grundy和他的同事模拟了温度在月球历史上的变化。Charon的冬天很冷，极地的温度只比绝对零度高几度(零下459.67华氏度，或零下273.15摄氏度)。因为冬天持续的时间如此之长——超过100地球年——进口的大气有足够的时间结冰。

 

Charon赤道附近的温度较高，使得物质较少地落到月球表面，这就是为什么红斑没有延伸到月球表面的原因。Charon本身太小，无法长时间保持其气体大气，所以当100年的冬季结束时，大气蒸发，留下较大的碳氢化合物。

 

Grundy说:“在大多数情况下，Charon的表面温度太高，甲烷无法粘附，所以到达Charon表面的甲烷分子只是在那里来回弹跳，直到它们再次逃逸回太空，或者找到一个足够冷的地方来粘附。”“冬季北极确实变得足够冷，使得甲烷可以吸附;所以甲烷会聚集在那里，但只能等到春天太阳再次升起，使它变暖。”