冥王星發現巨大冰火山,或在億年前爆發,科學家:它比想象中溫暖

天空之城 2022/04/11 檢舉 我要評論

冥王星可能隱藏著一些 溫暖的「東西」。

2015年7月,美國宇航局的新視野號探測器向人類展示了其唯一的冥王星特寫鏡頭。結果發現,這顆矮行星遠不是一個毫無特色和寒冷的星球,而是一個擁有史詩般的撞擊坑、甲烷冰和氮雪的神秘世界。在那奇異的、崎嶇不平的地形的兩座山里,萊特山(Wright Mons)和皮卡山(Piccard Mons)被懷疑是火山,但不是你想象的那種。它們不會噴出熔巖,而是由冰構成,并能夠在被稱為冰火山作用的過程中噴發。

發表在《自然通訊》雜志上的一項研究, 科學家已經檢測到冥王星上爆發冰火山的證據,爆發的時間就在 1 億年前(甚至更近),這可能會改變我們對冥王星以及整個宇宙的外圍行星的了解。

冥王星的冰火山,可能只有幾億年甚至更年輕!

新視野號拍攝的照片中可見的塊狀特征覆蓋了約300 x 600公里的區域,科學家在里面發現了一種奇異的、崎嶇不平的地形,隨后分析了崎嶇景觀的地形和化學成分,其中包括幾乎與珠穆朗瑪峰高度相同的圓頂——上面覆蓋著較小的凸起,形成了一個崎嶇不平的「起伏」地形。

科學家意識到該地區散布著來自許多不同通風口的土堆,其中一些隨著時間的推移合并在一起。此外,研究人員還發現了似乎「疊印」在較舊特征上的凸起,表明已經發生了多次火山事件。基于表面上沒有留下撞擊坑,科羅拉多州西南研究所行星科學家、研究作者凱爾西·辛格 (Kelsi Singer)和她的同事得出結論,從地質學上講,大部分冰火山活動發生在最近,可能是在過去的 1 億到 2 億年之間。

在飛越期間,新視野號還收集了有關地形化學成分的數據。研究人員確定,冰凍火山丘主要是水冰,混合了少量的冷凍氮和其他化合物。而不同類型的冰有自己的熔點和其他特性,這會影響結構的形成方式。

冥王星遠離太陽的溫暖,位于被稱為柯伊伯帶的海王星軌道之外的冰冷物體環中,平均表面溫度為零下230℃。為了在這些極冷的溫度中繼續移動,冥王星冰凍火山中出現的「熔巖」可能含有起到防凍劑作用的鹽分。即便如此,這種材料可能是一種冰沙質地或幾乎是固態的冰,像冰川一樣流動。換而言之,這顆矮行星的低溫火山噴出大量冰——顯然是冰凍的水,而不是其他一些冰凍的物質,而且它們可能具有 牙膏的稠度

另外小行星帶矮行星谷神星、土星的衛星土衛二和土衛六、木星的衛星歐羅巴和海王星的衛星海衛一的特征也被認為是低溫火山。但這些都與冥王星不同,這是由于不同的表面條件,如溫度和大氣壓力,以及不同的冰物質混合物。

辛格表示,冥王星上的冰火山活動提供了「一個非常有力的案例」,而且這些發現也增加了冥王星內部溫度足以容納液態水的可能性。由此可推測,海洋可能位于地表以下96公里處,冰殼與巖石核心相遇的地方。同時發現為兩種理論增加了證據:海洋世界在宇宙中司空見慣,科學家們不能總是解釋它們的存在是如何可能的。

寒冷的冥王星可能有一個美好的開始!

大約20 年前,每個人對柯伊伯帶的看法是,它會充滿非常冷的物體,幾乎比彗星還大,而且這些物體自太陽系開始以來就一直處于原始狀態......只是被認為永遠被凍結和死亡。

美國亞利桑那州立大學天體物理學家史蒂文·德施(Steven Desch)曾對冥王星的海洋在兩種不同情況下隨時間變化的情況進行了計算機模擬。一般來說,研究人員設想冥王星最初是巖石和冰的冰凍混合物。隨著時間的推移,矮行星核心元素放射性衰變產生的熱量將使液態海洋在地表冰層下方形成。

當冰融化時,冥王星會收縮和壓縮。但如果冥王星最初是冷的,這些力不太可能產生新視野號照片中捕捉到的表面特征。他推測,這種水的溫度可能會保持在冰點以上,有點像地球上全年都被冰覆蓋的南極冰下湖泊。最終,隨著冥王星的冷卻,它冰蓋下的一些水會結冰。當它結冰時,水會膨脹——類似于如果你把它放在冰箱里足夠長的時間,水瓶會膨脹甚至破裂。

新視野號在冥王星上空呼嘯而過拍下的證據,不足以表明冥王星一開始的「內心」如火般熾熱。但如果冥王星確實有一個良好的開端,那麼柯伊伯帶中可能還有許多其他天體——海王星軌道之外的冰冷天體環很可能形成類似的,并且也可能相當快地形成了液態海洋。這個過程會影響這些天體是否適合生命居住;隨著時間的推移,液態海洋會與下面的巖石發生化學反應。不過,這是否可以為生命創造正確的化學成分是一個懸而未決的問題。

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