前沿 天文

冥王星上发现冰火山!

NASA新视野号公布大量新发现

艾麦乐 发表于  2015-11-10 15:51

冥王星南极附近的赖特山(Wright Mons),是科学家在冥王星上发现的潜在冰火山之一。这座山的山顶有一个巨大的凹陷,形如地球上的火山口。图片来源:NASA/JHUAPL/SWRI

在本周召开的第47届美国天文学会行星科学分部年会上,美国航空航天局(NASA)的新视野号(New Horizons)科学团队探讨了超过50项令人激动的新发现,包括冥王星上潜在的冰火山和摇摆的冥王星小卫星。

“新视野号任务完全改写并颠覆了我们先前对于冥王星自以为是的了解。”NASA总部的行星科学主管吉姆·格林(Jim Green)说,“这正是我们要去探索的原因所在——为了满足我们与生俱来的好奇心,并回答更深一层的问题,比如我们如何会出现在这里,下一个视界之外又隐藏着什么?”

其中一项发现是:新视野号的地质学家结合不同角度拍摄的照片,绘制出了冥王星表面的三维地图,显示冥王星上最有特色的两座山峰有可能是冰火山(Cryovolcano),在最近的过去曾经活跃过(当然,这里的最近,也是从地质历史的角度来看的)。

“很难想象,随着每个星期都有新数据传回地球,我们对于冥王星及其卫星的认识会发生如此迅速的变化。这些数据中不断涌现出来的新发现,使得冥王星成为了太阳系里的明星。”新视野号首席研究员、美国西南研究院的艾伦·斯特恩(Alan Stern)说,“不仅如此,我敢打赌,在同一颗星球上取得我们最近作出的任意一两项重大发现,都会让大多数行星科学家大吃一惊。而在冥王星这一颗星球上作出所有这些重大发现,根本就是不可思议的。”

那两座冰火山(的候选者)都是冥王星上的大型山峰,有几十千米宽,好几千米高。

“这两座大山在顶峰上都有一个大洞,在地球上这通常意味着一件事情,那就是火山。”新视野号博士后研究员、NASA艾姆斯研究中心的奥利弗·怀特(Oliver White)说,“如果它们是火山,那么顶峰的凹陷很可能就是地下有物质喷发出来之后坍塌而形成的。这些山峰侧面古怪的丘状纹理可能代表着某种火山流从山顶区域流淌到了周围的平原地带,但它们为什么形如山丘,又由什么构成,我们还不知道。”

斯普特尼克平原南侧的两座潜在冰火山。图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

尽管外观看起来与地球上喷涌出熔岩的火山相似,冥王星上的冰火山喷发出来的应该是某种类似于泥浆的物质,比如水冰、氮、氨,或者甲烷。如果冥王星上证明确实存在火山,那就会给它的地质和大气演化提供一条重要的新线索。

“毕竟,在太阳系如此偏远的外侧,还从来没有看到过类似的东西。”新视野号地质、地球物理及成像小组负责人、NASA艾姆斯研究中心的杰弗里·摩尔(Jeffrey Moore)如是说。

冥王星漫长的地质活跃历史

按照新视野号团队公布的另外一项发现,冥王星表面的地质年龄差别极大,既有十分古老的地貌,也有相对年轻的地形。

为了冥王星表面不同地区的地质年龄,科学家统计了地表撞击坑的数目。撞击坑越多,这一地区的年龄可能就越老。对冥王星表面撞击坑的统计显示,有些地区的年龄可以追溯到我们太阳系的行星刚刚形成之后,也就是大约40亿年前。

但冥王星上也有大片地区,从地质学的角度来看,就像是昨天才诞生的一样——这意味着,那片地区可能是在过去的1000万年内形成的。这片区域就是冥王星上那颗“心”的左半边,被非正式命名为斯普特尼克平原(Sputnik Planum),在迄今接收到的所有图片上都看不到任何撞击坑。

新视野号的科学家统计了冥王星表面撞击坑的数目,发现不同地区撞击坑的密度差异极大。冥王星上那颗“心”的左半边,完全没有任何撞击坑,表明那里的地质年龄可能不到1000万年。另外一些地方,撞击坑密布,显示那里的地质年龄可能与冥王星本身相当,差不多有40亿年。图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

撞击坑计数的新数据显示,冥王星上还存在一些地质年龄适中的所谓“中年”地形。这一发现暗示,斯普特尼克平原并非特例——在冥王星40多亿年的绝大部分历史上,始终都有地质活动在活跃。

“我们已经在冥王星上测绘了1000多个撞击坑,它们的大小和样貌都极为不同。”美国西南研究院的博士后研究员凯尔茜·辛格(Kelsi Singer)说,“我预期,类似的撞击坑研究能够提供重要的新线索,让我们了解太阳系的这一部分是如何形成的。”

太阳系的构建原料

对撞击坑的计数还让新视野号团队对柯伊伯带本身的结构有了新的认识。冥王星及其大卫星卡戎(Charon)表面缺乏较小的撞击坑,表明在柯伊伯带这片太阳系外围尚未被人探测过的区域之中,个头较小的天体很可能数量不多,要比一些模型预言的更少。

这让新视野号的科学家开始怀疑长期占据主流的一个模型,即柯伊伯带天体是由小得多的天体(不到1千米宽的天体)聚集而形成的。冥王星和卡戎上小撞击坑的缺乏支持了其他一些模型,认为宽达几十千米的柯伊伯带天体可能是直接形成的。

事实上,许多柯伊伯带天体可能生来就不小的证据,已经让科学家对新视野号的下一个潜在目标兴奋不已。2019年1月,新视野号将飞掠大约50千米宽的柯伊伯带天体2014 MU69。这或许会让我们首次有机会看清构建我们太阳系的原始和古老的原材料。

冥王星卫星的旋转与合并

新视野号任务还给我们带来了有关冥王星奇特卫星体系的新认识。举例来说,在我们的太阳系中,几乎所有其他卫星,包括我们的月亮,都已经被各自的行星锁定了自转,使得卫星总是以一面对着行星。然而,对于冥王星的小卫星而言,情况并非如此。

冥王星小卫星的自转要迅速得多,最远的冥卫三(Hydra)每公转一圈,自己就要旋转89圈。科学家认为,这些小卫星的自转速度可能还会变化,因为卡戎会给它们施加一个强大的扭矩,不让这些小卫星的自转被冥王星锁定。

冥王星的4颗小卫星,其中几颗可能是由两颗或者更多颗卫星合并而成的。图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

冥王星卫星的另外一个古怪之处在于,科学家预料到这颗卫星会摇摆,但没有预料到它们会摇摆到如此地步。

美国SETI学会的合作研究者马克·肖沃尔特(Mark Showalter)说,“冥王星的卫星就像是旋转的陀螺。”

冥王星4颗小卫星的照片还显示,其中一些可能是两颗或者更多卫星合并的结果。

肖沃尔特说,“我们推测,冥王星的大卫星卡戎是由一场大碰撞产生的,由此带来的后果便是,冥王星过去应该拥有过更多的卫星才对。”(编辑:Steed

编译来源

NASA官网,Four Months after Pluto Flyby, NASA's New Horizons Yields Wealth of Discovery

热门评论

  • 2015-11-10 16:43 大头米少

    无论如何,心不该有伤

    [6] 评论
  • 2015-11-11 10:31 你这是自寻箱子
    引用@donpock 的话:话说曾经看过文章说太阳是第二或者第三代恒星,又知道小行星带可能是太阳的一次爆发性太阳风吹出来的。那阿伯伊带是不是上一代恒星吹出来的?太阳是第三代恒星是不是由此推断出来的?(第一代恒星肯定是裸星,所以爆...


    {{Citation Needed}}

    在果壳讨论问题,给出原文出处是先决条件。

    转述是不完全可靠的,常常造成误导。以没有出处的文章为依据讨论更是危险。

    [4] 评论

显示所有评论

全部评论(20)
  • 1楼
    2015-11-10 16:43 大头米少

    无论如何,心不该有伤

    [6] 评论
  • 2楼
    2015-11-10 20:42 梦游侠

    有爱心有活力的“萌王星”

    来自 果壳的壳
    [1] 评论
  • 3楼
    2015-11-10 22:33 donpock

    话说曾经看过文章说太阳是第二或者第三代恒星,又知道小行星带可能是太阳的一次爆发性太阳风吹出来的。那阿伯伊带是不是上一代恒星吹出来的?太阳是第三代恒星是不是由此推断出来的?(第一代恒星肯定是裸星,所以爆发也吹不出啥东西吧。。)

    来自 果壳的壳
    [1] 评论
  • 4楼
    2015-11-11 10:31 你这是自寻箱子
    引用@donpock 的话:话说曾经看过文章说太阳是第二或者第三代恒星,又知道小行星带可能是太阳的一次爆发性太阳风吹出来的。那阿伯伊带是不是上一代恒星吹出来的?太阳是第三代恒星是不是由此推断出来的?(第一代恒星肯定是裸星,所以爆...


    {{Citation Needed}}

    在果壳讨论问题,给出原文出处是先决条件。

    转述是不完全可靠的,常常造成误导。以没有出处的文章为依据讨论更是危险。

    [4] 评论
  • 5楼
    2015-11-11 11:07 千秋之宅

    柯伊伯带只有几十千米?虽然没查证过,感觉这不是个天文数字啊?

    [0] 评论
  • 6楼
    2015-11-11 11:14 天降龙虾
    引用文章内容:“这两座大山在顶峰上都有一个大洞,在地球上这通常意味着一件事情,那就是火山。”

    外太空虫子:糟糕,两个曾经的大型繁殖点暴露了,不过还好,那些技术原始的猴子们不会下去捡蛋壳,等他们下一艘飞船到达的时候,刚铺好的“斯普特尼克温床”上的小家伙们应该早已孵化完成了,没什么好担心的。。。

    [1] 评论
  • 7楼
    2015-11-11 11:24 粉紫色郁金香
    引用@千秋之宅 的话:柯伊伯带只有几十千米?虽然没查证过,感觉这不是个天文数字啊?

    大约50千米宽的柯伊伯带天体2014 MU69

    是说 “柯伊伯带天体2014 MU69” 是50千米宽。

    [0] 评论
  • 8楼
    2015-11-11 11:43 千秋之宅
    引用@粉紫色郁金香 的话:大约50千米宽的柯伊伯带天体2014 MU69是说 “柯伊伯带天体2014 MU69” 是50千米宽。

    原来如此。

    [0] 评论
  • 9楼
    2015-11-11 13:26 晨光01

    为什么还是不见海洋?

    [0] 评论
  • 10楼
    2015-11-11 14:09 伊卡鲁斯二号

    海卫一:听说你们想比冰火山?

    [0] 评论
  • 11楼
    2015-11-11 14:11 伊卡鲁斯二号

    言归正传,人们早就预估冥王星上有冰火山了,但是冥王星上的冰火山活动其实并不多,这个发现的也不过是座死火山罢了,并没有活动。

    这是没办法和土卫二或者海卫一那种活跃的冰火山相提并论的。

    [1] 评论
  • 12楼
    2015-11-11 15:34 蓝典xw

    只有我留意到了这个名字么

    九头蛇复活了。。


    [0] 评论
  • 13楼
    2015-11-11 16:52 视窗手机系统

    引力作用重心不稳导致卫星摇摆是否是自转的开始?冥王星小陨石坑多,是否大的陨石被冥卫星吸引或被吸引成为冥卫星??那么冥王星很早就有冥卫星,才使得冥王星没有大陨石坑??冥王星自转和其卫星的旋转面方向上引力合力大,所以冥王星赤道陨石撞击多于两极?

    [0] 评论
  • 14楼
    2015-11-11 16:55 Stavros_BH1QQN

    又看到Jim Green了,果然英语课本上的学霸啊~

    [1] 评论
  • 15楼
    2015-11-11 17:03 视窗手机系统

    冥卫星hydra显然才由两三个星体吸引到一起,还没吸引碎屑成为球体,地球初期不是如此,因为地球内核有温度,有岩浆,估计地球是太阳分裂出来的。太阳活跃期过去了,不再有剧烈反应发生爆裂形成新行星,这是人类的幸运也是人类拓展生存空间的最佳时期。


    [0] 评论
  • 16楼
    2015-11-11 17:21 Chemiholic
    引用文章内容:为了冥王星表面不同地区的地质年龄,科学家统计了地表撞击坑的数目。

    为了(确定)冥王星表面不同地区的地质年龄。少了两个字?

    [0] 评论
  • 17楼
    2015-11-12 00:10 天朝科学进步党
    引用@你这是自寻箱子 的话: {{Citation Needed}}在果壳讨论问题,给出...

    太阳不是第一代恒星,这是常识。

    [0] 评论
  • 18楼
    2015-11-13 23:46 官明彦

    那明明是痤疮、挤破的痘痘。

    [0] 评论
  • 19楼
    2015-11-15 10:39 马甲与小号

    为什么第三张图上有个克苏鲁?

    [0] 评论
  • 20楼
    2016-03-27 18:28 水手的信

    哈~我梦到过,这些场景

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

艾麦乐
艾麦乐 果壳网译者

作者的其他文章

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 家长监控 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区