心形主要抽運環繞在冥王星附近的氮氣為主的空氣

冥王星心形特徵的左葉是一個以斯普特尼克號平原而聞名的600英里寬（1000公里）的冰原

冥王星的心形冰原在跳動

NASA的“新視野”號宇宙飛船在其2015年7月史詩般的飛行中發現了矮行星著名的心形特徵，而一項新的研究表明，是它驅動冥王星的大氣環流。

大多數變化來自心形的左葉，一個叫做斯普特尼克號平原的600英里（1000公里）寬的含氮冰平原。研究人員確定，這種在白天奇異的冰蒸發和夜晚的重新凝結成冰，導致了含氮氣流的波動。（冥王星像地球一般，大氣中以氮氣為主導，即便這顆矮行星的空氣要比我們呼吸的氣體稀薄十萬倍）。

這些氣流攜帶著溫熱的顆粒狀霧霾和向西的冰粒，將冰原染成黑色條紋狀。

“這凸顯了一個事實，即冥王星的大氣和風（即使大氣密度非常低）也會影響地面”，這項研究的主要作者唐納·伯特蘭（Tanguy Bertrand）是加利福尼亞州NASA艾姆斯研究中心的天體物理學家和行星科學家。“並且這種向西的方向其本身就非常有趣，考慮到冥王星沿其軸向東旋轉。這顆矮行星的大氣隨後展示了一種逆轉”，研究團隊的人員說。

伯特蘭和他的同事們研究“新視野”號在2015年近距離遭遇探測所獲得的資料。研究人員還進行了計算機擬合，以模仿冥王星的氮迴圈和天氣，尤其是矮行星的氣流。

這項工作揭示了可能存在西風-一種高空變化，其在地面以上至少2.5英里（4公里）處流動，並且是沿著斯普特尼克號平原西邊緣的靠近地面的快速移動。

這項新的研究表明，該邊緣被很高的懸崖所包圍，該懸崖似乎在將斯普特尼克號平原拋向普特米蒂亞盆地內部之前，將近地表的風困住了一段時間。

亞利桑那州圖森行星科學研究所的行星科學家坎迪·漢森-科哈爾奇克（Candice Hansen-Koharcheck）在同一份研究中表明：“這很大程度上是由於地形或環境的特殊性所致。”

“我印象深刻的是，冥王星的模型已經發展到可以談論地區天氣的水平，”漢森-科哈爾奇克（Hansen-Koharcheck）補充說，即便他並未參與這項新研究中。

飛越冥王星的“新視野”號表明，矮行星比任何人想象的都要複雜多樣，除了上圖的心形外，還有高聳的水冰山和怪異的“刀鋒”地形（為了紀念冥王星的發現者克萊德·湯博（Clyde Tombaugh），即以湯博·雷吉奧（Tombaugh Regio）命名）

於2月4日星期四在地球物理研究：行星雜誌上發表的新的研究強調並且擴充套件了這一基本訊息。

“斯普特尼克號平原對於冥王星氣候的影響就像地球上的海洋一般，“伯特蘭說到。”如果你移走了斯普特尼克號平原——如果你移走了冥王星之心——你不會看到同樣的迴圈。“

海洋氮迴圈

代表海洋氮迴圈的示意圖

氮迴圈同樣是海洋的一個重要過程。儘管總體流程相似，但海洋中氮的轉移媒介和轉移方式不同。氮元素透過降水，徑流或大氣中的氮氣進入水中。 浮游植物不能將氮氣直接作為氮元素利用，因此必須進行固氮，這主要依靠藍細菌進行。如果海洋迴圈不再補充固定的氮，則餘下的固定氮會在2000年左右用完。浮游植物需要以生物學上可用的氮形式來合成初始有機物。 氨和尿素透過浮游生物的代謝釋放到水中。

而氮源會透過有機物的向下運動而從富營養區中去除。這可能是由於浮游植物，垂直混合物或垂直遷移的代謝廢物的下沉而發生的。這種下沉將導致氨在富營養區以下的較低深度進入。細菌能夠將氨轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，但此過程會受到光的抑制，因此必須在富營養區以下進行。氨化或礦化是由細菌進行的，將有機氮轉化為氨。然後會發生硝化作用，把銨類轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。硝酸鹽可以透過垂直混合和上升流返回到富營養區，在那裡浮游植物可以吸收它以繼續迴圈。氮氣可以透過反硝化返回大氣。

FY: Horus