2015年7月,美國宇航局的「新地平線」號宇宙飛船飛越矮行星時拍攝到了冥王星的人造衛星平面氮冰原的這張照片,這個巨大的平原遠遠望去就像一個神秘的心形圖案。後來科學家發現這個心形圖案下有一個被掩埋的巨大海洋,其實太陽系許多其他的小世界也是如此。
是的,許多冰封的太陽系天體都擁有地下海洋。冥王星上明亮的「心臟」位於赤道附近。它的左半部分是一個被稱為sputnik planitia的大盆地。
但是一項新的研究報告稱,一個氣體絕緣層可能會阻止冥王星的液態水海洋凍結固體。研究小組成員說,在其他太陽系中,寒冷世界的表面下也可能發生類似的事情。
在太陽系46億年的歷史中,一個被掩埋的液態海洋怎麼能在冥王星上保持呢?畢竟,這顆矮行星並沒有繞著一顆氣態巨行星旋轉,所以它的內部不會像木星的衛星歐羅巴和土星的衛星恩克拉多斯那樣被潮汐力劇烈地攪動和加熱,而這兩顆衛星都有著地下海洋。
冥王星地下海洋的情況是由人造衛星planitia的位置所支撐的,這是一個1000公裡的氮冰平原,形成了矮行星著名的「心臟」的左葉。
美國國家航空航天局的「新地平線」探測器的觀測結果表明,人造衛星「planitia」與冥王星的潮汐軸是一致的,這條線是矮行星最大的衛星charon的引力最強大的。科學家們認為,冥王星之所以進入這個方向,是因為在人造衛星平面區域,額外的質量集中在地表及其附近。
先前的研究表明,這些額外的物質可能來自平原上形成的氮冰,以及來自被掩埋的海洋的水,這些水在形成人造衛星的彗星撞擊粉碎了當地的地殼後,從地下深處釋放出來。
這項新研究提供了一個可能的解釋。科學家假設冥王星冰殼下的「氣體水合物」(由分子水「籠」中的氣體組成的冰狀固體)的絕緣層可能是原因,然後進行計算機模擬來驗證這一想法。在沒有天然氣水合物的模擬中,冥王星的海洋在幾億年前凍結了固體。但研究人員發現,隨著絕緣層的存在,海洋一直延續到今天。研究人員說,天然氣水合物在另一個方向上也起著絕緣體的作用,有助於保持冥王星表面足夠冷,以支持觀測到的冰殼厚度變化。
是的,為了維持海洋,冥王星需要在內部保持熱量。另一方面,為了保持其厚度的巨大變化,冥王星的冰殼需要是冷的。在這裡,我們通過熱演化和粘性鬆弛計算表明,在冰殼底部存在一薄層包合水合物(氣體水合物),可以解釋海洋的長期生存和保持殼厚對比。籠狀水合物起到隔熱的作用,防止海洋完全凍結,同時保持冰殼的寒冷和靜止,最有可能的氣體是甲烷,原因是冥王星微弱的大氣層明顯缺乏這種物質,但是需要進一步的觀察。