冥王星可能從誕生之初就存在地下海洋

新浪探索 發佈 2020-06-24T23:59:22+00:00

研究人員表示,這一結果表明,冥王星可能在其生命早期就擁有一個地下海洋,這可能增加了它孕育生命的可能性。

  一項新研究發現,儘管今天的冥王星以寒冷著稱,但最初很可能是一顆快速形成的炎熱星球。研究人員表示,這一結果表明,冥王星可能在其生命早期就擁有一個地下海洋,這可能增加了它孕育生命的可能性。換句話說,冥王星可能比原先預想的更適合居住。

  冥王星是太陽系內已知體積最大、質量第二大的矮行星(當然,比其他行星還是小了很多,只有月球質量的六分之一,月球體積的三分之一)。在先前的研究中,科學家猜想冥王星起源於遙遠的柯伊伯帶(海王星軌道外的天體密集圓盤狀區域),由冰凍岩石聚集而成。儘管有證據表明,目前在冥王星厚厚的冰凍外殼下存在著一個液態海洋,但研究人員認為,這一地下海洋是在冥王星誕生很久之後,由於核心的放射性元素衰變發熱使冰層融化之後而形成的。

  這項新研究則認為,冥王星並不是在低溫中形成的,而是有一個火熱的開端,並且充滿爆發力。「當我們今天觀察冥王星時,我們看到的是一個非常寒冷的冰凍世界,表面溫度大約為45開爾文(零下228攝氏度),」該研究的主要作者、美國加州大學聖克魯茲分校的行星科學家卡弗·比爾森(Carver Bierson)說,「我覺得很令人驚訝的一點是,通過觀察並記錄冥王星表面的地質情況,我們可以推斷冥王星的形成非常迅速且劇烈,使其內部溫度上升到足以形成地下海洋的程度。」

  研究人員分析了冥王星表面所謂的「延展特徵」。水在結冰時會膨脹,因此當冥王星內部冷卻時,其表面會拉伸並產生可識別的結構。

  2015年,美國國家航空航天局的「新視野號」(New Horizons)探測器到達了距離冥王星1萬公里的位置,對這顆矮行星的地質情況進行了觀測。研究人員將觀測結果與冥王星起源和演化的各種模型進行了比較。如果冥王星是在低溫時形成的,那麼在星球歷史的早期,由於放射性元素衰變放熱使冰融化,其冰凍外殼就會經歷壓縮;在這些放射性元素分解殆盡,冥王星冷卻之後,星球表面的外殼就會延展。然而,研究人員發現,在以高解析度拍攝的冥王星表面圖像中,最古老的部分並沒有顯示任何壓縮的明顯跡象。

  如果冥王星的形成是快速而猛烈的,那麼形成冥王星的岩石碰撞所產生的熱量會相對較快地消退,導致其冰殼迅速增長,在歷史早期產生了延展特徵。當放射性元素衰變產生的熱量成為主要因素時,表面冰殼的增長就會暫停;當放射性元素分解時,冰殼又會恢復凍結,並隨著時間推移而慢慢地形成延展結構。


  研究人員在冥王星冰凍表面上看到的延展特徵,比如冰殼上的裂縫,以及神秘的山脊和溝槽系統,都表明冥王星有一個炙熱的開端。

  卡弗·比爾森說:「我認為最令人興奮的是,在柯伊伯帶的大型天體形成之時,地下海洋可能是普遍的現象。」

  這些發現表明,冥王星和柯伊伯帶中的其他大型矮行星,如鬩神星(Eris)、鳥神星(Makemake)和妊神星(Haumea)等,都可能自形成以來就擁有地下海洋。研究人員表示,如果這一推斷得到證實,將很可能影響這些遙遠冰封世界的潛在可居住性。

  「到目前為止,我們還不知道在任何世界上出現生命所需的成分或配方,」比爾森說,「不過我們認為液態水是一種重要的成分,而這項工作表明,冥王星擁有液態水已經很長時間了。」

  比爾森也很謹慎地表示,新視野號只能拍攝冥王星北半球大約一半的高解析度圖像。「也許在不經意間,我們錯過了一些記錄了大規模壓縮特徵的古代地形,」他說,「你可以想像,如果只觀察地球表面四分之一的地質情況,你可以了解到很多東西,但也會失去一些背景信息。目前,我們只能利用現有資源進行分析。未來我們還需要另一艘探測器返回冥王星,對其餘的表面進行拍攝,才能真正發現我們錯過了什麼。」

  研究人員在6月22日的《自然-地球科學》(Nature Geoscience)網絡版上詳細介紹了他們的發現。


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