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[科教] 冥王星“心”地形暗示其表层之下有海洋

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发表于 11-18-2016 08:43 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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Nimmo和他的团队认为,史普尼克平原出现在它目前所在的位置实在是反常,理论上,它只有5%的概率出现在如此接近潮汐轴的地方。

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据国外媒体报道,冥王星表面的心形花纹让它在公众里火了一把。为什么它的表面会有这么一个特征?新的研究认为,这有可能是因为它表层下方有海洋的存在。冥王星这颗“心”的左半部分是一个1000公里宽的平原,又名史普尼克平原。天文学家认为它实际上是一个巨大的陨石坑。长期以来,氮冰逐渐沉积在这片平原上——直到今日整片平原上已经铺满了厚厚的一层氮冰。美国航天局的新视野号探测器在去年的观测表明,这一层氮冰可能有10千米厚。

根据11月16日两篇发表在《自然》上的最新研究所言,史普尼克平原和冥王星的潮汐轴完美地相重合——它正好位于冥王星的卫星卡戎引力最强的位置。这恐怕并不是简单的巧合。在第一份研究中,亚利桑那大学月球与行星实验室的博士生James Keane和他的同事为史普尼克平原的氮冰建立了模型。而模型的模拟结果令人颇感意外。Keane在声明中表示,一旦冰层的厚度达到数百米后,冰层就会开始改变冥王星表层的形状,从而决定了它的朝向。如果星球上的某一点积累了质量过大的物体,这一点就会产生向赤道运动的趋势。经过了数百万年后,整个星球的朝向就会因此改变。


这样的旋转过程最终将史普尼克平原转向了东南方,直到这片平原直面卡戎(也就是现在这个位置)为止。Keane团队的模型的预测基本符合这个思路。根据他们的预测,在潮汐轴附近,额外的质量导致冥王星产生了微弱的抖动。(冥王星和卡戎相互间是潮汐锁定的,彼此之间永远之以一面相视。)冥王星的这些变化会对自身的地壳施加压力,导致其表面发生一系列的断层和裂缝。根据Keane的报告,新视野号探测器正好拍到了其中的一些,而这些断层与裂缝的性质基本与团队预测的相符。

第二份研究则有不同的观点。由加州大学圣塔克鲁兹分校地球与行星科学教授Francis Nimmo带领的研究则构建了一个不一样的模型——冥王星的表层下方存在液态水构成的海洋。Nimmo和他的团队认为,史普尼克平原出现在它目前所在的位置实在是反常,理论上,它只有5%的概率出现在如此接近潮汐轴的地方。所以他们也相信,有一套尚不明确的机制将这片平原移动到了现位置。

Nimmo和他的同事在文章里写道,撞击事件创造出的这个陨石坑削弱了下层海洋上方的地壳,这导致一些水上升到了接近表面的地方。这一过程和平原表面的氮冰一道导致了这一区域的质量出现“显著正异常”,从而让行星开始旋转。Nimmo表示,如果冥王星没有海洋。发生这样的旋转几乎是不可想象的。一个例子是,他们团队的计算结果表明,如果海洋不存在,史普尼克平原的冰层将有40千米厚。而他们认为,40千米厚的冰层存在的可能性很小。所以如果说还有什么致密的物质藏在地壳之下,水会是一个很自然的猜想——毕竟水的密度比氮冰大的多。

Nimmo还表示,团队已经排除了岩石导致额外质量的可能。因为岩石太深,而且相当坚硬,无法如我们模型需要的那样四处移动。Nimmo还表示,其它一些研究组的成果通过其它证据也表明,冥王星可能在表层以下拥有海洋。比如冥王星表面的各种裂痕(Keane小组在他们的文章里提到过),很有可能是海洋反复封冻的结果。因为水凝固时体积反而会膨胀,这就会对它上方的岩石产生压力。除此之外,冥王星赤道没有鼓起——任何拥有海洋的行星都不会拥有这一特征。总之,各种证据都指向我们的发现。

Nimmo还补充说,如果冥王星没有海洋,那么过去的45亿年内它为何没有被整个冻住?实际上冥王星的大小足够其内部保持一定量的热量,而且冥王星的海洋里可能个还有相当多的氨——这可以作为防冻剂。天文学家认为土卫二和土卫六,木卫二、木卫三和木卫四的表层下方也有海洋的存在。类似的埋藏水可能在柯伊伯带天体里并不罕见。Nimmo猜测,在大型柯伊伯带天体上,这样的海洋并不罕见。毕竟过去20年来,我们在各种前期古怪,从未想过的地方发现了海洋。

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发表于 11-18-2016 11:28 AM | 显示全部楼层
楼主CathyLee帖子好赞~~~
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发表于 11-18-2016 10:01 PM | 显示全部楼层
dnf回帖支持!~~~
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