我们知道早期冥王星和其他柯伊伯带的天体是从水洋开始的,经过几十亿年来的沉淀,它们缓慢地冻结成固体!
由此看来,海洋似乎不太可能持续存在于离太阳30个天文单位的世界上。但冥王星就是这样。有证据表明,它在地核和地幔之间的边界处有一个100至180公里厚的亚表层海洋。其他柯伊伯带物体可能拥有类似的情况。这一发现让科学界疑惑不已。
很长一段时间以来,关于冥王星海洋的思考都围绕着一个问题:冥王星海洋是如何生存到今天的?并由此衍生到冥王星的形成,冥王星海洋的形成有一个公认的情况:这颗冰矮星起源于冰和岩石的冰冻球。其中一些岩石经历了放射性衰变,释放出足够的热量融化了一些冰,形成了覆盖着一层冰的地下海洋。但一项新的研究使得天文学家重新思考冥王星的起源。
热启动
这项新的研究是关于“冥王星上热启动和早期海洋形成的证据”,这个“热启动”的场景说明冥王星并不是从一个冰冻的球开始,然后发展成海洋。相反,冥王星形成过程中物质的吸积产生了足够的热量,当矮行星本身被创造出来时,产生了海洋。尽管冥王星离太阳很远,但那片海洋已经持续了数十亿年。
这张冥王星的剖面图显示了斯普特尼克平原地区的一个部分,深蓝色代表地下海洋,浅蓝色代表冰冻的地壳。
在这种热启动的情况下,放射性衰变发生得比较晚。这种衰变并没有形成地下海洋;它只是维持到今天,防止所有的水结冰。美国宇航局“新视野”号任务的证据支持了这一设想。
与其他液体不同,水冻结时膨胀,融化时收缩。这在冥王星表面留下了信号。对于冷启动场景和热启动场景,这些迹象是不同的。如果冥王星开始变冷,冰在内部融化,冥王星就会收缩,我们应该看到它表面的压缩特征,而如果它开始变热,它应该随着海洋的冻结而膨胀,我们应该看到它表面的伸展特征。我们看到了很多膨胀的迹象,但我们没有看到任何压缩的迹象,因此观测结果与冥王星从液态海洋开始更为一致。
那么冥王星的热量是从哪来的?
我们知道冥王星离太阳太远了,根本不能从恒星那里得到大量的热量。它只有两种热源:放射性衰变产生的热量,以及新材料轰击正在成长的年轻行星产生的热量。
当物质像年轻的冥王星一样撞击一个物体时,撞击产生的引力能转化为热能。根据冥王星形成的时间线,科学家计算表明,撞击产生的热量足以维持液态水。但前提是所有的热量都被保留下来,这是不可能的。
毫无疑问,一些热量不可避免地会逃到太空,如果冥王星生长缓慢,在较长的时间尺度上吸积物质,那么大部分的热量就会散失到太空中。但如果新材料被其他材料更快地掩埋,热量就会被捕获。这些现象需要更多的研究才能得到确切的证据。
结论
冥王星是一个柯伊伯带天体,因此本研究的结果也可以应用到其他kbo。而且研究结果表明,最初的液态海洋是柯伊伯带较大矮行星的一个普遍特征。但那些海洋注定要灭亡。如果他们有任何潜在的寄宿生活,如果有什么生活在那里,他们的预测是不好的。最终,放射性衰变将逐渐减弱,唯一的热源将消失,任何地下海洋都将不可避免地永远冻结。
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