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水潜藏在冥王星的地表之下

来源:环球科学

冥王星

图片来源:Pixabay

虽然如今的冥王星以寒冷著称,但一项新研究发现,形成之初的冥王星可能是一个演化迅速且猛烈的高温世界。

研究人员说,这一结果表明诞生初期的冥王星可能已经拥有了地下海洋,而这或能增加其孕育生命的机会。

此前的研究假定,冰冷的岩石簇聚在遥远的柯伊伯带(位于海王星轨道外侧的天体环),冥王星就诞生于这个冰冷的环境中。虽然有证据表明,目前的冥王星在其厚重的冷冻壳下拥有一个液态海洋,但研究人员认为地下液态水海洋是在冥王星形成很久以后,由于冥王星内核中的放射性元素产生热量导致冰块融化才得以形成的。

现在科学家们认为,冥王星的诞生伊始并不冰冷,而是炎热、充满爆发力的。

该研究的第一作者、加州大学圣克鲁斯分校(University of California, Santa Cruz)的行星科学家Carver Bierson告诉太空网(Space.com):“我们今天观测到的冥王星,是一个非常寒冷的冰冻世界,其表面温度约为45开尔文(华氏零下380度、摄氏零下228度)。”他还说:“通过观察这层地表所记录的地质情况,我们可以推断出冥王星曾有过一段迅猛演化的时期,这段时期冥王星的内部温度高到足以形成地下液态水海洋。这让我感到惊讶。”

研究人员分析了冥王星表面所谓的“伸展特征”。水在冰冻时会发生体积膨胀,所以当冥王星内部冷却时,其表面就会拉伸,从而产生可辨识的构造。

2015年,美国航空航天局(NASA)“新视野”号探测器飞掠冥王星,采集到了这颗矮行星的地质观测数据。科学家们将这些数据和冥王星起源及演化的各种模型进行了对比。如果冥王星诞生于寒冷之中,那么由于放射性元素释放热量、融化冰块,形成初期的冥王星的冰冻外壳就会被压缩。接着,当放射性元素分解、冥王星冷却后,其冰冻外壳就会拉伸。然而他们发现,冥王星表面最古老部分的高分辨率图像并没有显示出任何明显的压缩迹象。

如果冥王星的演化过程迅速而剧烈,那么当冥王星诞生时,岩石相互碰撞所产生的热量就会相对迅速地消退,从而导致冰壳迅速增多,并在冥王星早期历史中留下伸展特征。当放射性元素产生的热量成为主导时,这种冷冻过程会暂停;而当放射性元素分解时,冷冻过程又会恢复,随着时间推移,慢慢形成伸展结构。

研究人员在冥王星冰冷表面上看到的伸展特征,比如外壳上的裂缝、神秘的槽脊系统等,都表明冥王星诞生于炎热之中。

Bierson说:“我认为最令人兴奋的暗示是,在柯伊伯带形成的大型天体拥有地下液态水海洋或许是很常见的现象。”

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、鸟神星和妊神星等,可能自形成以来就拥有地下海洋。研究人员说,可能要因此重新评估那些遥远的冰雪世界的潜在宜居性。

Bierson说:“虽然目前我们还不知道任一星球孕育生命所需的所有成分和配方,但我们依然认为液态水是一种重要成分。现在进行的这项工作表明,冥王星在很长一段时间内都有液态水存在。”

但Bierson同时警告道:“‘新视野’号探测器只能拍摄到冥王星北半球约一半地区的高分辨率图像。”

他说:“或许偶然间我们错过了那些记录了大规模压缩活动的古老地形。你想想,如果只看地球表面四分之一的地质情况,你当然可以学到很多东西,但同时也会遗漏一些背景信息。目前我们只能根据已有数据来工作,而如果有另一个航天器去对冥王星地表的其他部分进行成像,我们就能真正发现可能遗漏了的东西。”

6月22日,《自然·地球科学》(Nature Geoscience)在线发表了科学家们的详细发现。

关于作者

Charles Q. Choi

Charles Q. Choi,《科学美国人》(Scientific American)撰稿人,他的作品还出现在《纽约时报》(The New York Times)、《科学》(Science)、《自然》(Nature)、《连线》(Wired)和《生命科学》(LiveScience)等杂志上。业余时间里,他曾周游七大洲。

翻译:曾雪琪

审校:施怿

引进来源:科学美国人

引进链接:https://www.scientificamerican.com/article/surprise-pluto-may-have-possessed-a-subsurface-ocean-at-birth/

本文来自:环球科学
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