距離太陽30個天文單位!冥王星上的海洋是怎麼保存的?

2020-12-06 遨遊世界科學

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我們知道早期冥王星和其他柯伊伯帶的天體可能存在著海洋,但是經過幾十億年,它們會緩慢地凍結成固體!這是毋庸置疑的結果

由此看來,海洋似乎不太可能持續存在於這些離太陽30個天文單位的世界上。但冥王星卻一反常態,有證據表明,它在地核和地幔之間的邊界處有一個100至180公裡厚的亞表層海洋。其他柯伊伯帶物體可能擁有類似的情況,這一發現讓科學界疑惑不已。

很長一段時間以來,關於冥王星海洋的思考都圍繞著一個問題:冥王星海洋是如何生存到今天的?並由此衍生到冥王星的形成,冥王星海洋的形成有一個公認的情況:這顆冰矮星起源於冰和巖石的冰凍球。其中一些巖石經歷了放射性衰變,釋放出足夠的熱量融化了一些冰,形成了覆蓋著一層冰的地下海洋。但一項新的研究使得天文學家重新思考冥王星的起源。

熱啟動

這項新的研究是關於「冥王星上熱啟動和早期海洋形成的證據」,這個「熱啟動」的方式說明冥王星並不是從一個冰凍的球開始,然後發展成海洋。相反,冥王星形成過程中物質的吸積產生了足夠的熱量,當矮行星本身被創造出來時,產生了海洋。儘管冥王星離太陽很遠,但那片海洋已經持續了數十億年。

這張冥王星的剖面圖顯示了斯普特尼克平原地區的一個部分,深藍色代表地下海洋,淺藍色代表冰凍的地殼。

在這種熱啟動的情況下,放射性衰變發生得比較晚。這種衰變並沒有形成地下海洋;它只是維持到今天,防止所有的水結冰。美國宇航局「新視野」號任務的證據支持了這一設想。

與其他液體不同,水凍結時膨脹,融化時收縮。這在冥王星表面留下了信號。對於冷啟動場景和熱啟動場景,這些跡象是不同的。如果冥王星開始變冷,冰在內部融化,冥王星就會收縮,我們應該看到它表面的壓縮特徵,而如果它開始變熱,它應該隨著海洋的凍結而膨脹,我們應該看到它表面的伸展特徵。我們看到了很多膨脹的跡象,但我們沒有看到任何壓縮的跡象,因此觀測結果與冥王星從液態海洋開始更為一致。

那麼冥王星的熱量是從哪來的?

我們知道冥王星離太陽太遠了,根本不能從恆星那裡得到大量的熱量。它只有兩種熱源:放射性衰變產生的熱量,以及新材料轟擊正在成長的年輕行星產生的熱量。

當物質像年輕的冥王星一樣撞擊一個物體時,撞擊產生的引力能轉化為熱能。根據冥王星形成的時間線,科學家計算表明,撞擊產生的熱量足以維持液態水。但前提是所有的熱量都被保留下來,這是不可能的。

毫無疑問,一些熱量不可避免地會逃到太空,如果冥王星生長緩慢,在較長的時間尺度上吸積物質,那麼大部分的熱量就會散失到太空中。但如果新材料被其他材料更快地掩埋,熱量就會被捕獲。這些現象需要更多的研究才能得到確切的證據。

結論

冥王星是一個柯伊伯帶天體,因此本研究的結果也可以應用到其他kbo。而且研究結果表明,最初的液態海洋是柯伊伯帶較大矮行星的一個普遍特徵。但那些海洋註定要滅亡。如果他們有任何潛在的寄宿生活,如果有什麼生活在那裡,他們的預測是不好的。最終,放射性衰變將逐漸減弱,唯一的熱源將消失,任何地下海洋都將不可避免地永遠凍結。

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    除了這些以外,冥王星還有一個極其異常的軌道,近日點在海王星(30天文單位)軌道內,遠日點則在50天文單位外,並且有一個和黃道面很大的傾角!在地球上看太陽,大約是個視角0.5度的光斑,當然這個光斑可刺眼得很,因為它的視星等達到了-26.7等左右,這個級別在地球上就是至高無上的太陽,它的光芒普照大地,滋養了地球萬物!那麼跑到冥王星上,還能滋養萬物嗎?它看起來有多大?又有多亮?太陽在冥王星上看起來有多大?