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冥王星可能从诞生之初就存在地下海洋

发布时间:2020-06-29
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2015年7月,美国国家航空航天局的新视野号探测器历史性地飞越了冥王星  

北京时间6月24日消息,一项新研究发现,尽管今天的冥王星以寒冷著称,但最初很可能是一颗快速形成的炎热星球。研究人员表示,这一结果表明,冥王星可能在其生命早期就拥有一个地下海洋,这可能增加了它孕育生命的可能性。换句话说,冥王星可能比原先预想的更适合居住。

冥王星是太阳系内已知体积最大、质量第二大的矮行星(当然,比其他行星还是小了很多,只有月球质量的六分之一,月球体积的三分之一)。在先前的研究中,科学家猜想冥王星起源于遥远的柯伊伯带(海王星轨道外的天体密集圆盘状区域),由冰冻岩石聚集而成。尽管有证据表明,目前在冥王星厚厚的冰冻外壳下存在着一个液态海洋,但研究人员认为,这一地下海洋是在冥王星诞生很久之后,由于核心的放射性元素衰变发热使冰层融化之后而形成的。

这项新研究则认为,冥王星并不是在低温中形成的,而是有一个火热的开端,并且充满爆发力。“当我们今天观察冥王星时,我们看到的是一个非常寒冷的冰冻世界,表面温度大约为45开尔文(零下228摄氏度),”该研究的主要作者、美国加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家卡弗·比尔森(Carver Bierson)说,“我觉得很令人惊讶的一点是,通过观察并记录冥王星表面的地质情况,我们可以推断冥王星的形成非常迅速且剧烈,使其内部温度上升到足以形成地下海洋的程度。”

研究人员分析了冥王星表面所谓的“延展特征”。水在结冰时会膨胀,因此当冥王星内部冷却时,其表面会拉伸并产生可识别的结构。

2015年,美国国家航空航天局的“新视野号”(New Horizons)探测器到达了距离冥王星1万公里的位置,对这颗矮行星的地质情况进行了观测。研究人员将观测结果与冥王星起源和演化的各种模型进行了比较。如果冥王星是在低温时形成的,那么在星球历史的早期,由于放射性元素衰变放热使冰融化,其冰冻外壳就会经历压缩;在这些放射性元素分解殆尽,冥王星冷却之后,星球表面的外壳就会延展。然而,研究人员发现,在以高分辨率拍摄的冥王星表面图像中,最古老的部分并没有显示任何压缩的明显迹象。

如果冥王星的形成是快速而猛烈的,那么形成冥王星的岩石碰撞所产生的热量会相对较快地消退,导致其冰壳迅速增长,在历史早期产生了延展特征。当放射性元素衰变产生的热量成为主要因素时,表面冰壳的增长就会暂停;当放射性元素分解时,冰壳又会恢复冻结,并随着时间推移而慢慢地形成延展结构。

箭头标明了冥王星表面延展断层的位置,表明了冥王星地壳的扩张,科学家认为这是由于地下海洋的冻结造成的箭头标明了冥王星表面延展断层的位置,表明了冥王星地壳的扩张,科学家认为这是由于地下海洋的冻结造成的  

研究人员在冥王星冰冻表面上看到的延展特征,比如冰壳上的裂缝,以及神秘的山脊和沟槽系统,都表明冥王星有一个炙热的开端。

卡弗·比尔森说:“我认为最令人兴奋的是,在柯伊伯带的大型天体形成之时,地下海洋可能是普遍的现象。”

这些发现表明,冥王星和柯伊伯带中的其他大型矮行星,如阋神星(Eris)、鸟神星(Makemake)和妊神星(Haumea)等,都可能自形成以来就拥有地下海洋。研究人员表示,如果这一推断得到证实,将很可能影响这些遥远冰封世界的潜在可居住性。

“到目前为止,我们还不知道在任何世界上出现生命所需的成分或配方,”比尔森说,“不过我们认为液态水是一种重要的成分,而这项工作表明,冥王星拥有液态水已经很长时间了。”

比尔森也很谨慎地表示,新视野号只能拍摄冥王星北半球大约一半的高分辨率图像。“也许在不经意间,我们错过了一些记录了大规模压缩特征的古代地形,”他说,“你可以想象,如果只观察地球表面四分之一的地质情况,你可以了解到很多东西,但也会失去一些背景信息。目前,我们只能利用现有资源进行分析。未来我们还需要另一艘探测器返回冥王星,对其余的表面进行拍摄,才能真正发现我们错过了什么。”

研究人员在6月22日的《自然-地球科学》(Nature Geoscience)网络版上详细介绍了他们的发现。(任天)

 

文章来源:新浪科技
责任编辑:葛蕾

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