安全带系好喽:冥王星“实力”余震来袭

作者: Nick Stockton

来源: 中科院物理所

发布日期: 2016-04-28 11:05:31

本文详细介绍了冥王星及其卫星卡戎的探索发现,包括地质特征、大气层、热源以及与太阳风的相互作用。新视野号探测器传回的高清图像揭示了冥王星的丰富地貌和内部热源,同时探讨了冥王星大气层的流失速度和卡戎的特殊现象。

目标,小狗狗的世界。谁又曾能猜到冥王星某天会成为太阳系中最有趣的地方呢?也许Alan Stern猜到了。毕竟在2006年新视野号成功发射之前,他为了促成探索冥王星的任务花了近十年时间。然而就这样,当他看到从冥王星考察中传回地球的数据有多么有意思时,他震惊了。因为视野号传回的是前所未有的高清图像,而就在一年前,这些地方的图像还是像素化的。

那些模糊的数据似乎在挑逗我们,给我们看了类似冥卫一冰火山和流动的氮冰泥等新奇的现象。正得益于这些高清图像数据,一大堆免费的文章已经在《科学》杂志上发表详细阐释了冥王星的一切:从地质到表面冰层,从大气层到与太阳风的相互作用。

冥王星的神秘源自于它的“心”——汤博区。这一年前发现的心形图案早已成为了太阳系中的最具标志性的地理特征了,(地球叫地理的话,这里是否应该叫冥理?)如同木星的大红斑(木理?

)和火星的奥林匹斯山(火理?)。心形的两瓣在颜色上看上去基本上是对称一致的,但是光谱分析结果则表明完全不一样。右边的一瓣侵蚀严重,实际上是因为冰川流向了较低、较平缓的左侧一瓣(尼克平原)。亚利桑那罗威尔天文台的宇航员,也是撰写冥王星和冥卫一之冰一文共同作者的Will Grundy说“总之,尼克平原的物质通过某种途径往东输送,累积到一定程度后冰川回流到尼克平原”。

实际上,尼克平原相对周围海拔要低几千米,相当于一个大坑里面填满了氮冰!虽然说不上镜面一样光滑,但是尼克平原没有火山坑,显得相对平滑,这说明它从地质角度来讲是年轻的,还不到1千万年。尼克平原西北部的近距离卫星图像揭示了表面的质地:像细胞。中间会鼓胀,比边缘高150英尺。

“尼克平原下面应该有热源,使冰传热上升从而边缘向中心流动就像锅里的水一样”硅谷NASA艾姆斯研究中心博士后Oliver White说道,他也是描述冥王星和冥卫一地质一文的作者之一。“细胞肿块”没有覆盖整个尼克平原,表明地下的热源是局域的。

冰与火“一旦你离开细胞平原,你就离开了对流区” White说。

如果没有持续恢复,氮冰将会发展成氮冰坑——宽度能达到几英里——可能是由于太阳光照射使得氮冰直接变成气体(称作升华)。尼克平原的东部和南部密集分布着这些坑。这些地底局域化的热源是冥王星巨大谜团的缩影。冥王星有着丰富的地貌,不仅仅是环形山,还有高原、岩石裂缝以及各种各样的山。丰富的地形构造暗示大规模的内部热源。

考虑到强大的重力作用挤压拖拉行星或卫星的内核,White说“冥王星和冥卫一不像环绕大行星的冰卫星,虽然大小相近,但是它们并没有潮汐热”。因为冥王星离大质量天体太远从而不会出现潮汐热现象。因此,新视野号的地质学家猜测某些放射性衰减是造成内部热源的原因。

热源只是冥王星地面景观的一个影响部分,新的探索分析提供了冰层更为清晰的图像。

因为氮、甲烷和水形成的冰的熔点不同,当一种变成液体(或气体)的时候,将会影响周围固体冰的结构。“假如只有水这一种物质的话,很多地质特点在这么低的温度下将不复存在,那样的话,我们就只能看到古老的环形山地貌了”Grundy说。相反的,如果只存在易挥发的冰,比如氮和甲烷,那么冥王星将会变得非常的平滑,如尼克平原一样。这些易挥发的冰并不只是移动的山,当氮和甲烷冰因为太阳光而升华时,气体就成为了大气。

冥王星的大气层虽然很薄,但是充满对流运动从而产生了风、分层甚至雾霾现象。

“虽然并不常见,但是确实有环流模型可以预测甲烷云可以在冥王星的某些地区形成” 圣安东尼奥德克萨斯大学西南研究所行星科学家Randy Gladstone说道,他也是冥王星大气研究一文的作者之一。“我不知道那里会不会下雪,但是所有地表的雾霾就和下雪一样!”前往千万别忘了冥卫——卡戎。

并不是所有的气体都能束缚在地表,一小部分将逃离冥王星,与太阳风一起形成缓冲带。“相互作用的本质将告诉我们逃离冥王星气体的量和离开这个体系后将会发生什么”科罗拉多大学天体物理学家和行星科学家Fran Bagenal说道,他也是冥王星空间环境一文的作者之一。

数据显示冥王星正在以远低于我们预计的速度丢失大气层。“这意味着太阳风和大气层的作用强度介于彗星和火星之间”Bagenal说。

一个星体的质量(换句话说,重力)是我们预测这个星球能在太阳风作用下抓住多少大气的的最强依据。“彗星-冥王星-火星这个相互作用排序也让我们看到天体的质量以及和太阳的距离带来的影响。”但是令人感到奇怪的是,虽然地球、火星和冥王星的质量不同,与太阳的距离迥异,但是这三个天体丢失大气的速度是相近的,基本上都是每秒钟一磅(1磅约0.4536千克)。

从冥王星“逃出”的一部分气体会被卡戎捕获,被称为冥王星的卫星或者共矮星,这取决于天体命名规则。卡戎的北极有一个巨大的红斑点,可能是由氮或者甲烷的离子(或者叫做索林)组成。被卡戎捕获的大部分气体分子还会逃脱进入太空,除了那些在北极被冻住的气体。被冻住的气体分子因为一系列的辐射作用发生反应从而形成了北极的红斑。

“从大气分析的文章看来,从冥王星逃逸的气体主要是甲烷而不是氮气”Grundy说“这个假说更符合卡戎北极红斑点这一现象,因为甲烷更容易离子化为索林(一种发现于国际空间的粘性固体物质)。”

当然,卡戎也能自己提供甲烷。虽然卡戎的地形地貌类型比冥王星单调的多,但是也有一些有意思的景观,特别是巨大的赤道裂谷以及南半球巨大光滑的武尔坎平原。新视野号的地质学家推测武尔坎平原由大量冰火山的喷发物流动形成的。

喷发的原因在于卡戎的收缩使边缘裂开从而释放冰冻气体。“哈哈,我们认为这个过程和无敌浩克从他衣服里蹦出来是一样的。”White笑道。冥王星和卡戎共享了一个重力中心和四个围绕他们的长圆形岩石卫星。最后一篇文章讲解了这些岩石卫星如何形成。每个卫星的长比宽要大两倍,并且表面反射系数高,很有可能是水冰。整个冥王星体系很适合成为我们构造星际火箭的燃料库。

卫星坚固的成分以及快速的快速的公转(逆转)表明柯伊伯带上其他物体之间存在相互碰撞。

新视野号已经离开冥王星体系好久了,但是依旧在往地球发送数据。这些数据的分析就要好几年的时间,而在这之间,探测器将会飞向它的另一个目标,柯伊伯带天体2014 MU69。MU69上没有气压,但是仍有很多新奇的事物值得探索。

UUID: 8102136a-2617-4696-8708-337fdcca58a6

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2016/中科院物理所_2016-04-28_安全带系好喽:冥王星“实力”余震来袭.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0065 元