打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
冥王星那颗“爱心”背后到底藏着什么?

  那里真的会有一个地下海洋吗?

  

  维基共享资源

  史波尼克冰原位于冥王星“汤博区”的中央。研究显示这片区域的质量可能非常大,大到使这个盆地移到了冥王星和冥卫一——卡戎的引力中轴线上。它的下方,很可能存在着一片足以使这颗矮行星发生翻转的巨大海洋。

  行星(包括矮行星)级天体系统的布局总是倾向于使能量保持守恒,因此假如天体的某一部分质量偏大,那么这一部分通常会趋向于沿着潮汐力的中轴线分布在赤道附近。假如天体的一部分特别轻,比如某处有一个特别大的陨坑,那么这一部分会趋向于沿着它的自转轴分布在极地。

  冥王星表面布满了“再适应”的痕迹。天体轴线的偏转,会使其所有表面受到潮汐应力变化的影响。岩层或冰层会在拉伸、挤压的过程中破裂,出现标志性的断层。我们可以在新视野探测器拍摄的冥王星照片中看到许多这样的断层。

  岩层的破裂也表明,在冥王星发展史上的某一时期,在其地表下方,可能存在过一个海洋。这个海洋不一定是液态的,但至少也是半流动性的(就像地幔)。冥王星地表的许多断层,可能是这个地下海洋在冻结的过程中,因为体积变大而导致的。这种情况不难理解,在地球上,石缝里的水如果结冰,石缝就会因为冰的体积相对于液态水发生了膨胀而变得更大。

  而这样一个地下海洋的存在,反过来又可以解释冥王星的自转轴倾角为什么会这么大(和公转平面的夹角接近120度)。

  乍看之下,我们会下意识地认为史波尼克冰原很轻。因为尽管填满了氮冰,但它仍是冥王星表面的一个大洞。如果真是这样,那么它带来的失衡会导致它沿着自转轴逐渐靠近冥王星的极地。然而事实情况并不是这样。史波尼克冰原和冥王星的潮汐力中轴线距离只有400公里,非常接近冥王星的赤道。因此有科学家认为,这个盆地虽然表面上看起来是一个洼地,但实际上却为冥王星提供了额外的质量。

  从事研究的科学家为了能够更好地理解这种翻转发生的过程,在计算机里建立了一个冥王星模型。结果发现,一个拥有富硅内核、液态水幔和由富水外壳组成的冥王星,其史波尼克冰原沿着其潮汐轴分布的可能性高达95%,也就是说,只是因为碰巧才变成现在这样的可能性只有5%。

  史波尼克冰原的最初形成地点不是完全随机的。能够使其偏转到现在这个位置的唯一起始点在它北半球背对冥卫一的地方。这是因为让一个行星级天体,即便它是一颗较小的矮行星轴线发生偏转,也需要一定的能量,因此到目前为止,它可能只发生过一次这样的偏转。

  科学家还发现,史波尼克冰原不可能只是一个失去了部分质量的洞。如果是这样,那么它就会逐渐跑到北极附近,而不会呆在赤道旁边。

  史波尼克冰原中积累了大量的氮冰,其厚度也许可以达到3至10公里。但即便如此,它们也不足以弥补盆地失去的质量。经计算,科学家发现如果要完全补上盆地失去的质量,所需氮冰的厚度可能会超过40公里。因此在这个冰原的下方,肯定存在着什么别的东西。而据科学家推测,最大的可能是冥王星存在一个地下海洋,且这个海洋在小行星的撞击过程中发生过上涌。

  

  NASA

  许多科学家认为,史波尼克冰原是个陨石坑。如果是这样,那么撞击的后果可能会让它的质量比看上去更大。

  撞击能够带出史波尼克冰原底部数十公里厚的冰,与此同时,撞击也会使底部岩层变脆弱,进而使岩层下方的海洋——如果它确实存在的话——向上涌,靠近地表。

  这种情形很常见。在月球的陨坑形成过程中,撞击导致的高密度地幔物质抬升,和随后月壳熔岩的冷却固化,会导致此处重力异常偏大。而在冥王星这个案例上,“高密度的地幔物质”可能就是液态水,而聚集在盆地中的氮冰扮演了熔岩的角色。

  根据模型,史波尼克冰原只需积累大约7公里厚的氮冰,就能为冥王星的偏转提供足够大的质量。而这正是之前对冰层厚度估计的中间值。假如冰原今天仍然存在着重力的异常偏大,那么薄壳下的一个地下海洋,可以为此提供一个切实可行的解释。

  科学家也并没有排除其它可能,但它们大部分不符合观测结果和当前模型。比如史波尼克冰原下也有可能存在着固态冰,但如果是这样就无法解释新视野在冥王星表面看到的各种断层。

  

  冥王星表面,液态物质凝固的痕迹。NASA

  假如冥王星底下真的有一个海洋,那么它看起来会是什么样子的?科学家到目前为止还不清楚。不过根据推测,它很有可能是一种半流体,混合着一部分水冰,而不是纯粹的液态水。这个神秘的海洋中的水也不可能是纯水,而是可能混有氨甚至是乙醇(酒精)。这个海洋也有可能在很久以前就已经完全凝固。不过科学家认为它保持液态的可能性还是有的,否则史波尼克冰原今天就不会维持在这个位置。

  诸多疑问仍需解答。但这种可能性的出现表明,冥王星比我们之前认为的要有活力得多。柯伊伯带天体存在着许多体积、密度和冥王星相仿的天体,在它们身上,地下海洋或许并不罕见。

“星空天文”系头条号签约自媒体

据说,加关注是要督促的那就动动你的手指,识别下面的二维码吧

看不见二维码的请前往微信搜 cosmoscape

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
表面温度只有-229℃的冥王星,为何拥有液态海洋?
太阳系寻水记,颠覆认知,水星、火星有水吗?最大震撼或来自卫星
冥王星:在一个特殊的保护层下,隐藏着一个奇特的地下水世界
矮行星:人类好像打开了“潘多拉魔盒”
科学家称冰流浪行星上或存在生命
地球上的水是从哪来的
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服