卡戎的“红极”之谜

嗨，我是卡莉·哈维特，在位于美国科罗拉多州博德镇的美国航空航天局西南研究所担任高级研究员。2012年，我就开始为美国航空航天局的“新地平线”任务工作了。我的工作主要集中在一个名叫“拉尔夫”的仪器上。在所有仪器中，“拉尔夫”为“新地平线”号提供了一只可以看到色彩的“眼睛”。

回到2012年，当我开始查看“拉尔夫”拍摄的冥王星及其最大的卫星卡戎（ 冥卫一）的图像时，由于距离实在太远，它们看上去只不过是一个光斑（它们的距离太近，视觉上根本无法分开）。所以，你可以想象，在我看到冥王星和卡戎不仅仅是两个完全分开的天体，而且还有着各自清晰而不同的特征时，我是何等激动。而正是这些差异，特别是在卡戎上表现出的差异，就成了我工作的重点。

卡莉·哈维特

当天体表面发生某些变化时，其颜色也会发生变化;这种差异可能是由于构成天体表面的物质不同造成的，或者是物理状态（固体与液体之间的变化，或者是物质内部结构的改变。例如，在高压下碳会从石墨变为钻石）改变造成的。对地球而言，这些变化我们每天都能看到，比如水和沙子，再比如石墨和钻石。我们来看一下卡戎，你会发现这颗卫星的北极区域比其他区域显得更红。是什么造成了这种颜色差异，又是为什么它恰恰发生在北极呢？

为了回答这个问题的前一部分，我们得知道我们对卡戎了解多少。我们知道卡戎的表面太冷，以至于所有物质都不可能以固体以外的形式存在，而且其表面也不可能因为温度或压力的改变而发生剧烈的变化。也就是说，这里不可能发生显著的相变。所以，我们认为这种颜色的变化是由表面组成成分的不同引起的。由此，我们得出的结论是，卡戎北极地区的表面和其他地区的表面是由不同物质构成的。

有一种理论认为，少量的冥王星大气能够逃脱，并最终到达卡戎，而在它们进一步逃逸到太空之前，会暂时被卡戎的重力困住。卡戎的极地地区非常冷，温度在-258 ℃至-213 ℃之间变化，大概只比绝对零度高10 ℃。此温度实在太低（尤其是考虑到卡戎的大气极其稀薄），不足以使卡戎的表面有液体存在：要么气体直接凝华为固体，要么固体直接升华为气体。因此，与卡戎比较温暖的卡莉·哈维特 赤道不同，任何到达冬季极地的气体都将被冻成固体，而不是逃逸。这一过程被科学家称作冷阱。双星系统能够分享物质这一基本原则已经不是什么新鲜话题了，但是，还需要“新地平线”号造访卡戎直接观测其影响。

这张图片为我们揭示了冥王星最大的卫星——卡戎的很多细节。卡戎北极区域的斑纹，似乎是由一层黑色的沉积物覆盖在一个界线清晰、对比强烈的角形区域构成的。这张图片是由远程勘测成像仪（L O R R I ）于2 0 1 5 年7月1 3 日在4 6 . 6 万千米处拍摄的图像，与“拉尔夫”（可见光/ 红外成像仪）在同一天获得的彩色信息结合而成的。

美国约翰· 霍普金斯大学霍斯特实验室的科学家已经制造出一种名为“索林”的复杂化合物，可能就是它给了冥王星极地红色的外表。

我们知道冥王星的大气成分主要是氮气，还有一些甲烷和一氧化碳，因此我们认为正是它们慢慢地覆盖了卡戎冬季的极地地区。一旦卡戎冬季的极地地区重新出现在阳光的照射下，这些成分凝结成的冰将升华。除此之外，还有一个重要的细节：太阳辐射改变了这些冰，从而产生了一种新的物质。它有着更高的升华温度，以致不能升华并逃离卡戎。

这种新的物质被称为“索林”，人们已经在地球上的实验室中，在相似的条件下制造出了“索林”。“索林”的颜色取决于其组成成分的比例，以及其接受的辐射种类和剂量。通过这种方式，人们制造出的“索林”的颜色从黄色、红色到黑色都有。其中的一个“索林”样品显示出不同的红色，它是由美国约翰·霍普金斯大学的萨拉·霍斯特在实验室中制造的。

在这张图像中可以看到冥王星雾霾大气中呈现出的蓝色。这种高层大气中的雾霾物质被认为可能与土星最大的卫星土卫六大气中的雾霾类成分相似， 可能都与太阳辐射激发下的化学反应过程有关。

在数百万年的时间里，卡戎很可能随着冥王星大气的缓慢逃逸，逐渐地构筑起其极地沉积物。在此期间，卡戎表面是能够受到阳光照射的。卡戎的环境看上去似乎正适合形成红色“索林”，当然我们还需要进一步指明确切原因。在接下来的一年中，随着更多“新地平线”号传回的数据被我们接收并加以分析，再结合持之以恒的实验室工作，我们就可以更好地了解卡戎，而它的“红极”之谜只是其中的一项工作。

这是一个多么激动人心的时刻啊！