科学人|冥王星完整地图构建完成 地质活动活跃

2016-11-23 07:59:54 来源: 网易科技报道 网易号 举报
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责编:王真

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2015年7月份,经过在太空中长达9年的孤独穿行后,美国宇航局(NASA)的“新视野”号(New Horizons)探测器以时速超过4.8万公里的速度飞过冥王星。在短短几个小时内,“新视野”号利用其随身携带的诸多相机和仪器获得有关冥王星的大量数据,并用了整整16个月时间将它们全部发送回地球,直到1周前才刚刚完成这项任务。除了如此多非常美丽的照片外,这些数据可以帮助我们构建冥王星半球的完整地图,同时也让我们首次了解了“柯伊伯带”(Kuiper)的内部情况。

冥王星内部形态曝光 地质活动非常活跃

在地球上,地表被山脉、高原、平原以及海洋覆盖。但是这些地表形状对应着不同的物理性质,且越向地球深处延伸变化越大。地球的地壳漂浮在地幔之上,而地幔又在外核和内核上漂浮。与此相似,海洋漂浮在地壳之上,大气层则覆盖着所有地表。总体来说,任何密度较低的层次都会漂浮在密度高的层次之上,这就产生了我们所看到的世界。就像水可以稳定支持船舶不会倾覆那样,低密度层也需要确保山脉不会翻转,继而导致山谷和和地壳槽被毁。对于这些地表变化来说,为了维护稳定,我们都需要低密度层的补充。

在地球上,这意味着最高的山脉需要穿透地壳直插入下面的地幔中。而海洋底部的地壳往往是最薄的,某些地方只有2.5千米厚。与此相似,高原、平原以及大陆架等表面之下都有可识别的特征。活跃的地质不仅指表面发生了变化,还包括地球内部深处发生的改变。

冥王星内部形态曝光 地质活动非常活跃

冥王星可能还不能正式算为天文行星,但作为完整的天体,它也拥有复杂、有趣以及活跃的地质活动。冥王星上有四类分子——氮、甲烷、水以及一氧化碳,它们都可以固态、液态以及气态形态存在于冥王星上,并产生了令人难以置信的多样化地形,比如高大的冰山、有裂缝的类似搓板的地形、流动的冰原、深色的高地等。此外,还有更多显示地壳厚度、年代以及海拔高度变化的地形。超高分辨率的低空拍照展示了许多最惊人的变化。

现在,冥王星的地图已经绘制完成,各种不同的地形正被研究中,科学家们已经确定了冥王星上的不稳定地区,同时认定冥王星内部变化肯定是地表形态变化的驱动力。与地球上的山脉和大陆相比,冥王星上的地表特征形成时间明显较短,断层和重新形成的山脉随处可见。冥王星上发现的巨大水滴状凹陷Sputnik Planitia,它主要是由厚达数公里的冰构成的。这种不稳定引发的重力引力可能促使冥王星地壳上形成全球性的断层,进一步证明冥王星地质活动非常活跃。

尽管冥王星上拥有不太厚实的冰面,但其也肯定有3到4千米厚,并且拥有与冥王星其他地表之下密度相近的地层,只是这部分冰导致冥王星的重力出现异常。与地球海洋相似,那里的地壳厚度最薄,这可通过地球的亚地壳地幔来解释。Sputnik Planitia也可被解释为自然现象,前提是冥王星上有巨大的地下海洋。如果存在地下海洋,冥王星的所有地质现象都有了合理解释。

冥王星内部形态曝光 地质活动非常活跃

正如俗话说“冰山一角”,我们知道冰山的90%以上都淹没在海水中,那里的冰洋之下应该有冰壳。而冰壳应该是Sputnik Planitia所在陨石坑下最薄的部分。冥王星“冰心”左侧的“心叶”是冥王星表面下陷最深的地方,肯定已经随着冥王星与冥卫一轴线引力重新塑造了自己。有了在“柯伊伯带”的近距离观察,我们现在可以绘制冥王星内部的更准确地图。

更令人印象深刻的是,这项研究还提出了一个诱人的假设:随着Sputnik Planitia继续积累更多冰,地下活动继续持续,冥王星可能被翻转。这是非常可能的,因为在白天一侧,氮会成为大气气体。而当冥王星继续围绕轨道运行时,氮会转移到黑夜一侧,它会沉淀,有些会渗入冥王星内部。

冥王星内部形态曝光 地质活动非常活跃

每次冥王星围绕太阳旋转时,就会有部分氮积聚在内部。当积累到足够的冰后,或许达到100米厚度时,冥王星的形状就会开始变化,这预示着它会重新定向。最终,也许经过数百万年,我们会看到一个全新的冥王星。受到影响最大的可能是冥王星的地下海洋,但这也证明,这个世界会继续改变和进化。作为太阳系中最遥远的星球,冥王星依然保持着活跃。 (小小)

王真 本文来源:网易科技报道 责任编辑:白鑫_NT4464
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