利用 ALMA 探测冥王星大气中的 CO 和 HCN
摘要
2015 年 6 月 12 日至 13 日利用 ALMA 干涉仪获取的冥王星-卡戎系统观测数据，探测到了来自冥王星的 CO(3-2) 和 HCN(4-3) 转动跃迁，有力地证实了冥王星大气中 CO 的存在，并首次观测到了 HCN。CO 和 HCN 谱线分别探测了冥王星大气高达约 450 km 和约 900 km 高度的情况。CO 的探测得出： 在 12 bar 表面压力下，CO 摩尔分数的测定值得到极大改进，为 515+/-40 ppm； 在 30-50 km 平流层顶上方有明显的温度下降（即中间层）的清晰证据，并且在 300 km 处最佳测定温度为 70+/-2 K，这与近期从 New Horizons / Alice 太阳掩星数据的推断一致。HCN 谱线轮廓表明该物质在高层大气中丰度很高，在 450 km 以上摩尔分数 >1.5x10-5，在 800 km 附近为 4x10-5。如此大的 HCN 丰度加上寒冷的高层大气意味着 HCN 的过饱和程度（7-8 个数量级）在行星大气中前所未见，这可能是由于冥王星高层大气的低压和低温条件下凝结动力学缓慢所致。HCN 也存在于大气底部约 100 km 处，摩尔分数为 10-8 - 10-7；这意味着在该处 HCN 可能处于饱和或未饱和状态，具体取决于精确的平流层顶温度。HCN 柱密度为 (1.6+/-0.4)x10^14 cm-2，表明折合至表面的净产生率约为 2x10^7 cm-2s-1。尽管 HCN 转动谱线冷却影响冥王星大气的热收支，但本研究中确定的量不足以解释明显的中间层和高层大气约 70 K 的温度。最后，我们报告了 HC3N 柱密度（< 2x10^13 cm-2）和 HC15N / HC14N 比率（< 1/125）的上限。
引用
@article{arxiv.1606.03293,
title = {Detection of CO and HCN in Pluto's atmosphere with ALMA},
author = {E. Lellouch and M. Gurwell and B. Butler and T. Fouchet and P. Lavvas and D. F. Strobel and B. Sicardy and A. Moullet and R. Moreno and D. Bockelée-Morvan and N. Biver and L. Young and D. Lis and J. Stansberry and A. Stern and H. Weaver and E. Young and X. Zhu and J. Boissier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.03293},
year = {2017}
}
备注
Revised version. Icarus, in press, Oct. 11, 2016. 57 pages, including 13 figures and 4 tables