天王星臭气熏天闻起来如臭鸡蛋,大气的成分主要是硫化氢!

文章作者:bianji3 | 2018-04-25
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       天王星(Uranus)是太阳系由内向外的第七颗行星(18.37~20.08天文单位),其体积在太阳系中排名第三(比海王星大),质量排名第四(小于海王星),几乎横躺着围绕太阳公转。
       天王星大气的主要成分是氢和氦,还包含较高比例的由水、氨、甲烷等结成的“冰”,但是氨和甲烷在天王星上只能以液体来存在。与可以探测到的碳氢化合物。天王星是太阳系内大气层最冷的行星,最低温度只有49K(-224℃)。其外部的大气层具有复杂的云层结构,水在最低的云层内,而甲烷组成最高处的云层。 相比较而言,天王星的内部则是由冰和岩石所构成。
       天王星的英文名称Uranus来自古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯(Οὐρανός),是克洛诺斯的父亲,宙斯的祖父。与在古代就为人们所知的五颗行星(水星、金星、火星、木星、土星)相比,天王星的亮度也是肉眼可见的,但由于亮度较暗、绕行速度缓慢并且由于当时望远镜观测能力不足,未被古代的观测者认定为是一颗行星。直到1781年3月13日,威廉·赫歇耳爵士宣布他发现了天王星,首度扩展了太阳系已知的界限,这也是第一颗使用望远镜发现的行星。

图为NASA旅行者2号探测器1986年1月24日拍摄的天王星,图中可看出天王星蓝色的冰冻大气层。虽然旅行者2号曾近距离飞越天王星,但天王星大气的成分始终是个未解之谜,时至今日方才揭开。  图为NASA旅行者2号探测器1986年1月24日拍摄的天王星,图中可看出天王星蓝色的冰冻大气层。虽然旅行者2号曾近距离飞越天王星,但天王星大气的成分始终是个未解之谜,时至今日方才揭开。

  据报道,天王星四周围绕着许多难闻的物质。一项新研究指出,天王星上层大气中的云层主要由硫化氢组成,这种分子正是臭鸡蛋臭味的来源。

  “如果某个倒霉蛋不幸穿过了天王星的云层,便会发现那里臭气熏天,非常令人不快。”该研究的主要作者、牛津大学帕特里克·厄文(Patrick Irwin)表示。

  但除此之外,这名“探路者”还会面临更棘手的问题。“天王星的大气主要由氢气、氦气和甲烷组成,他可能会窒息,还要暴露在零下200摄氏度的低温环境中。这些足以让他在问到臭气之前便早早付出惨痛的代价。”

  研究人员一直想弄清天王星大气上层的云层成分。它们究竟是像木星和土星一样由氨冰构成呢,还是由硫化氢结成的冰构成?由于天王星太过遥远,难以通过观察获得所需细节,因此答案始终没有定论。(木星和土星不仅离地球近得多,还有专门对其进行研究的轨道探测器。天王星则仅在NASA旅行者2号探测器1986年1月飞越时得到过一次短暂的拜访。)

这张天王星两大半球的红外光照片由凯克望远镜摄于2004年7月。天王星的北极指向右下方。这张天王星两大半球的红外光照片由凯克望远镜摄于2004年7月。天王星的北极指向右下方。

          厄文和同事们利用夏威夷北双子望远镜上的近红外积分场光谱仪(NIFS)对天王星的大气成分展开了研究。该仪器在详细分析从天王星云层顶端大气反射的阳光之后,从中发现了硫化氢的痕迹。

  “云层上方只有极少量饱和蒸汽,”该研究的共同作者、英国莱斯特大学的利·弗莱彻(Leigh Fletcher)解释道,“正因为如此,在天王星云层上方捕捉氨气和硫化氢的痕迹才如此具有挑战性。最终是双子望远镜的卓越性能助了我们一臂之力。”

  研究人员表示,海王星的云层与天王星相似。这两颗冰质行星的云层与木星和土星云层之间的巨大区别也许与它们刚形成时所处的环境有关,毕竟天王星和海王星距太阳比后两颗气态行星远得多。

  “在太阳系的形成过程中,氮和硫之间的相对含量由行星形成时的温度和所处位置决定,而这两种元素分别决定了氨气和硫化氢的含量。”弗莱彻指出。

  这项新研究已于4月23日发表在期刊《自然天文学》(Nature Astronomy)上。

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