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冥王星:自带“爱心”却被退出"群聊"的矮个子

2022-05-15 21:33 来源:企业时报网

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冥王星一直被认为是离我们最远的行星。直到天文学家发现了许多其他冰状天体,一起围绕冥王星绕太阳运行。2006年,可怜的布鲁托被降级。

冥王星从1930年被汤博发现到2006年降级只有76年。冥王星的公转周期是247.94年,所以从发现到降级,它只绕太阳转了一个小角度。

虽然冥王星被降级为矮行星,但科学家们丝毫没有忽视这个ldquo小哥哥rdquo。对于科学家来说,这颗矮行星充满了神秘。

冥王星又小又远,大约30亿英里远。即使最好的望远镜也只能看到模糊的一点。

这是之前最好的冥王星图片。它是由哈勃太空望远镜拍摄的。

哈勃太空望远镜只能捕捉到冥王星的20个像素。科学家只能知道有些地方是亮的,有些地方是暗的,但无法知道它们是什么。

关于冥王星,科学家们所能知道的就是,它只有有限的信息,比如氮冰和一颗卫星。

所以要揭开冥王星的神秘面纱,我们必须去那里拜访它。

2015年夏天,NASA的ldquo新视野号rdquo探测器的任务是访问冥王星。

当第一批照片传回时,科学家们震惊了!他们原本期望看到的是一个类似于我们月球的平坦而死寂的世界。

但是,恰恰相反,这些照片展示了世界令人眼花缭乱的多样性。这里有巍峨的高山,蜿蜒的冰川,没有陨石坑的广阔平原。这些都暗示了近期的地质活动,冥王星似乎还活着。

冥王星的照片,右下角的照片是著名的ldquoRdquo

来自ldquo新视野号rdquo在发回的照片中,科学家发现了一些无法用简单理论解释的特征。

最让科学家困惑的是,冥王星表面有一些巨大的土堆。每个土堆的顶部都有一个很深的凹陷。这些土堆看起来像年轻的火山。

冥王星表面的一个巨大土堆

但是一个主要由冰构成的星球表面怎么会有火山呢?

如果你在地球上看到这样的东西,你会说,ldquo那是一座火山;;如果在火星上看到,还是会说:ldquo那是一座火山;。

但是,当你在冥王星上看到它的时候,你一定会想:ldquo这是什么?rdquo

冥王星上应该没有可以驱动火山的东西,那么这些是什么呢?

冥王星上的神秘土堆非常巨大,超过100英里宽,大约3英里高。

为了理解这些令人困惑的结构,科学家们研究了地球上类似的特征。

在冰岛,有一座火山叫ldquo查尔布拉泽尔火山rdquo,在冰岛语中是ldquo的意思;广盾rdquo。行星地质学家称这座火山为ldquo敦火山rdquo。

盾状火山是由流动的熔岩长期喷发形成的。它们的形状像战士的盾牌,放在地上。

在冥王星上看到盾形的尖峰陨石坑,科学家认为它们可能是盾形火山。因为它的形状很宽,而且山顶有一个像Schiar Brazer火山一样的火山口。

在其他星球上发现盾状火山并不罕见。例如,火星和地球主要由岩石构成。就在mdash下面有太阳系最大的火山。mdash奥林匹斯山。这也是一座盾状火山。这些盾状火山是几百万年前热熔岩大规模喷发形成的。

但是熔岩是熔岩,所以问题就出现了。冥王星离太阳太远,不可能有会融化的岩石。但如果这样的特征真的是由火山形成的,那么它们一定是由与熔岩完全不同的东西形成的。

显然冥王星是不可能喷出熔岩的。它的表面不是玄武岩,相反,是水冰。

冥王星地壳上的基岩是冰冻的氮,而地幔是固态的水冰。

其中一些水冰一定是因为某种原因融化了,于是形成了爆炸性的液态泥流,喷到了冥王星的表面。就像地球上炽热的岩石熔岩一样,温暖的雪泥在表面迅速冻结,从而形成了一个巨大的冰盾。

所以冥王星上的火山不是岩石星球上的火山,而是冰火山和冷火山。

冥王星上冰川火山形成示意图

除了冥王星上冰冷的山脉,最让科学家兴奋的是它们几乎没有陨石坑。这意味着形成这座冰山的温暖的雪泥一定是最近才流出的。这些特征非常非常年轻。

换句话说,冥王星绝对不是一个死亡的世界。今天仍然很活跃。因为彗星撞击冥王星的时间不够,而且在轰击下,会形成历史印记。哈迪斯,它还是活的,而且有活火山的可能。

相信对于很多人来说,冥王星最显著的特点就是ldquoRdquo走吧。

然而,对于科学家来说,这个巨大的心形盆地充满了神秘。因为这个面积相当于德克萨斯州的冰盆似乎正在沸腾。

我们的太阳系到处都是暴力的伤痕,撞击坑散布在岩石行星和行星的卫星表面。

只有在地球上,这些战争的伤痕被熔岩、水和风抹去了。但如果你现在看月亮,一千年后再看,这两点的月亮不会有很大的不同。

所以科学家一直认为冥王星有很多环形山,就像我们的月球一样,是一个地质学上的死亡世界。但是当科学家在冥王星上看到这个心形平原时,它看起来比其他星球上的要年轻得多。这片平原没有陨石坑。

这片心形平原被科学家命名为ldquo普特尼克平原rdquo它看起来像地球上的冰川。所以一定有什么东西让表面如此光滑。有些东西会定期夷平普特尼克平原。

但是什么?

科学家可以排除冰山的可能性。因为它们会形成山脉,而不是平原。

还能是什么?

第一条线索来自苍白的蛇形线,这些线似乎延伸到平原的北部边缘。这些蜿蜒的地貌看起来像地球上高山冰川形成的冰川。

普特尼克平原北部形成了氮冰川。

所以冥王星的高地肯定有冰形成,然后流入普特尼克的平原,就像地球上的冰川从山上流出来一样。

但是冥王星太冷了,水冰无法流动。因此,普特尼克平原的水冰来源一定是一种非常不同的冰,由氮气构成。

氮是构成大气的主要物质。虽然是气体,但在冥王星的温度下,它会冻结,变成由氮气组成的冰川。

科学家们现在认为,普特尼克平原是一个充满冰冻氮气的巨大盆地。北部的高山冰川提供了水源,新鲜的氮气源源不断,这也解释了为什么盆地边缘如此光滑。

但是现在又出现了一个问题。在冰川流动范围之外的地区也没有陨石坑。因此,科学家认为,一定有其他东西在清理盆地中央的陨石坑。

普特尼克平原上的一个奇怪图案显示了一种惊人的可能性helliphellip冥王星表面可能沸腾了!

普特尼克平原的特写照片。

当科学家们观察普特尼克平原的表面时,他们注意到网格之间有规律的间隔。中间有点圆,边缘逐渐变细。这看起来非常像helliphellip由对流形成。

所以你可以把它想象成一罐燕麦片。沸腾的时候会把下面的物质带到表面,然后反复流动,再拉回到两边。

普特尼克平原上的氮冰可能会像一锅燕麦粥一样沸腾,但沸腾的表面随时看起来都是冻结的、缓慢的。

这是相似的,但更快的过程是地球上最活跃的熔岩湖中形成的马赛克图案。炽热的熔岩块上升,在表面形成圆形网格,而冷却的熔岩下沉,在炽热的熔岩气泡形成的缝隙间滑动。

地球上的熔岩湖和冥王星上的氮冰湖的比较

所以当我们观察普特尼克平原的表面时,我们看到的基本上是一个缓慢移动的熔岩湖。温度上升,物质上升,然后运动,温度下降后,又下沉。

如果能把它加速几千年,我们可以看到表面的单个晶格充满了对流的氮气,会不停地翻滚、搅拌、沸腾、移动。

那么还有一个问题,虽然像氮冰这样冷的东西流动并不需要太多能量。但是它确实需要一些能量。那么热量从哪里来呢?

40亿年前,当冥王星刚形成时,它是一颗炽热的行星,但冥王星太小,无法长时间保持热量。而且它离太阳太远,阳光几乎不会影响冥王星。因此,科学家们从未想过它会是一个活跃的世界。

如果驱动冥王星地质活动的热量不是来自阳光,那么它一定来自下面。科学家推测冥王星有一个地下液态水的深海,不知何故将热量提升到表面。

如果冥王星内部有巨大的水的海洋,随着时间的推移,星球会变冷,水肯定会结冰。当水结冰时,它会释放出一种叫做潜热的能量。

因此,冰冻海洋释放的能量很可能是冥王星地质活动的主要驱动力。

冰冻的水真的让地球变热了!这听起来很疯狂!但这可能是真的。

物理知识告诉我们,水结冰时,确实会放出热量。这就是为什么科学家认为地下海洋中的潜热可能导致冥王星上冰火山的活动。

海洋的顶层在液态水与上面的硬冰相遇的地方结冰。在冻结过程中释放出潜热,通过冥王星的地壳向上扩散,从而促进了冥王星表面的地质活动。

虽然水在结冰的过程中只会释放一点点热量,但是如果一整片海洋都被冰壳冻住了,就会产生巨大的热量。

所以,能刺激冰山的,可能只有部分液态水海洋冻结产生的热量在驱动。

我们生活在这个温暖的星球上,所以我们经常形成一种固有的ldquoRdquo人们认为需要大量的能量来驱动火山、间歇泉和板块构造。

其实并不是这样的。如果要融化岩石,肯定要耗费大量的能量。但是冰不需要那么多能量。

所以在冥王星上,如果有什么东西能把它加热一点点,然后得到融化的水冰,就会产生和地球上一样的地表地质现象。

如果我们的星系充满了像冥王星一样的冰冻世界,那么宇宙将变得有趣得多。

所以如果星系中的大部分世界都是寒冷的,那么星系中的大部分火山活动实际上可能就是我们在冥王星上看到的寒冷的火山活动。

冥王星改变了我们对固体星球的看法,冰冷世界的星球并不是一个死亡的世界。

冥王星可能既有热量也有液态水。这个简单的事实不禁让科学家再次提出一个ldquo老生常谈rdquo问题:距离太阳30亿英里的微型冥王星能否成为生命的秘密避难所?

在浩瀚的太空中,我们只知道一个星球是生命的家园,那就是我们的星球——地球。

在地球上,我们拥有生命所需的所有元素。mdash能量、液态水和有机分子。我们曾经认为地球是唯一拥有这三种元素的世界。但是当机器人探测器访问木星和土星时,它们发现了许多活跃的卫星,它们的地下海洋被炽热的火山喷口加热。而且这些世界似乎也包含了生命的基本化学成分。

既然木星的卫星欧罗巴和土星的卫星恩克拉多斯都被视为潜在的生命避难所,为什么冥王星的地下海洋不能?

现在冥王星上有两种生命需要的元素,那么第三种元素有机化学,也就是碳基分子会存在于冥王星上吗?

土卫六的大气层充满了简单的气体:甲烷、一氧化碳和氨。当阳光照射到土卫六的云层顶部时,这些气体结合形成悬浮在大气中的复杂有机分子,形成一层浓密的雾层。

科学家称这些自然产生的有机分子为ldquo林rdquo。这是一个通称,任何复杂的红色有机分子的通称。这些分子是由更简单的分子分裂和重组形成的。

这些被称为ldquo林rdquo有机分子,你可以把它们想象成生命的乐高积木。在地球上,像索林这样的化学物质组成了运行生命的细胞,然后DNA和蛋白质使生命运行。

如果冥王星像土卫六一样有富含碳的大气层,也会产生钍射气。

2015年,当新视野号飞船转向背对太阳的一侧,拍下这颗矮行星的照片时。科学家希望捕捉到这种活性有机化学物质的可见薄雾。

结果比科学家们预期的要壮观得多。一个美丽的蓝色氮环围绕着冥王星,就像我们在地球上看到的一样。这些美丽的蓝色烟雾层是生产索林的化学制造厂。

冥王星周围的蓝色氮环

事实上,冥王星的彩色照片显示了其表面丰富的红色、橙色和棕色特征,这是有机化学的证据。

但是冥王星表面没有生命,因为太冷了。但如果索林循环进入行星内部,它们可能会被运送到冰融化成液态水的区域。

这些简单的有机分子的化学进化可能会在冥王星的弱热驱动下继续。或许,简单生命的机制可以在冥王星的地下海洋中组装。就像40亿年前在地球深海一样。

科学家们在地球之外的其他星球上看到生命元素的存在时,提出了ldquo。老生常谈rdquo问题:ldquo那里有生命吗?rdquo因为作为人类,我们希望在地球之外的其他星球上找到生命,即使找到了生命的痕迹。只有这样,我们才能进一步了解生命在中观宇宙中是否具有普遍性,我们是否单独存在。

在新视野号抵达冥王星之前,哈勃太空望远镜已经发现了冥王星周围的五颗卫星。与冥王星相比,火卫一是一颗超级卫星。另外四颗是小得多的冰卫星。

哈勃太空望远镜拍摄的冥王星和卫星

这张照片很模糊,所以这次ldquo新视野号rdquo我们的任务之一是研究这些卫星,并试图找到任何其他卫星。

关于冥王星是否有其他卫星,科学家们意见不一。但是新视野号证实哈勃已经看到了它能看到的一切。

但是冥王星的五个卫星是一个非常不可思议的世界。除了超大号的Charon,其他四颗卫星分别是Knicks、许德拉、Coporos和Stix,它们的直径都小于40公里。

与天文学家以前见过的任何卫星不同,这些天体的旋转速度比科学家预期的要快得多。不仅如此,它们的磁极与冥王星的磁极并不对齐。它们实际上在一边旋转,然后围绕冥王星旋转。

冥王星和它的同伴的移动图片

为了理解这些疯狂的轨道,科学家们在地球早期历史中寻找线索。

在柯伊伯带早期,这些冰体经常互相碰撞,就像地球上发生的一样。一颗火星大小的原行星与地球相撞形成了我们的地球mdash月球系统。

这也可能发生在冥王星上。冥王星很可能在年轻的时候遭受了一次巨大的撞击,它的卫星就是这次巨大撞击的残留物。巨大的卡戎和冥王星已经进入近距离轨道。更远的地方,有四颗小卫星围绕这两个天体运行,就像掉落的冰块碎片。

超级卡戎的图像显示了一个灰色和死亡的世界。它布满了过去暴力的伤疤。最大的伤疤是巨大的。它几乎将卫星一分为二,看起来就像有人用锤子和凿子将它完全打碎,然后捣碎在一起。

卡戎

但是是什么让像卡戎这样的德克萨斯大小的卫星看起来像这样呢?

科学家认为只有一个选择:水!

四十亿年前,卡戎有一片液态海洋,就像今天的冥王星一样。但是因为卡戎更小,它冷却得更快,整个海洋都变成了冰。我们知道当水变成冰时会异常膨胀,所以可怜的卡戎裂开了。横跨卡戎赤道的峡谷和断层就是最好的证明。

此外,卡戎的红色极冠也吸引了任务科学家的注意。他们称之为ldquo索伦之眼rdquo没错就是魔戒里的邪眼。

因为它是红色的,并覆盖着一些红色物质,科学家认为它可能是一种索林。ldquo索伦之眼rdquo好像到处都是索林,但是怎么可能呢?

冰冻世界不具备制造复杂有机分子的成分和大气,所以索林一定来自其他地方。

但是它是从哪里来的呢?

唯一合理的答案是来自一万英里外的冥王星。但是它是怎么从冥王星到卡戎的呢?科学家目前还不能确定。也许就像它的名字一样,这个ldquo索伦之眼rdquo充满神秘感。

当科学家们在看冥王星的照片时,其中一张引起了他们的注意。这张照片中似乎有一些洼地和水道,看起来像湖泊甚至河流。那些流动的特征是由氮构成的。虽然它们现在是冻结的,但在最近的地质历史中,它们似乎是液体。

冥王星上的冰冻ldquordquo湖;

但是这是怎么发生的呢?冥王星太冷,它的大气层太薄,无法在其表面保持液体。

在整个宇宙中,液体很难得到。所有的东西似乎都想变成固体或者气体,所以必须有一个合适的环境来容纳液体物质。

所以即使是像氮气这样的东西,不仅要提高温度,让氮气变暖,还要有一定的大气压,需要更厚的大气层来维持表面的液氮。

科学家推断,冥王星在过去的100万年里肯定变暖了,蒸发了冰川,使大气中充满了氮气。

但是是什么导致了如此极端的气候变化呢?

科学家首次观察到冥王星围绕太阳的细长轨道。每248个地球年,冥王星的椭圆轨道使它靠近太阳。

冥王星的椭圆轨道

但是这种短暂的变暖不足以增厚冥王星的大气层。靠近太阳的时候会越跑越快,远离太阳的时候会跑得慢很多。

所以在冥王星上,夏天没有冬天长。但由于这颗矮行星倾斜不稳定,半个冥王星时不时会出现超级夏天。

从冥王星的北极和南极随时间摆动的方式,科学家们知道冥王星旋转球体的顶部不像地球那样稳定。

它的两极随着时间漂移,冥王星每百万年左右就会完全向一侧倾斜。当它近距离经过太阳时,将北半球暴露在持续的阳光下。轨道产生的热量改变了行星的表面。

大约每一百万年,冥王星会完全偏向一边。

这个时候冥王星会变得相对温暖,大气厚重,布满云层,暖风席卷平原,冥王星的冰川开始融化。就像动物从冬眠中醒来一样,布鲁托也醒了。

在过去和未来,冥王星一直在经历升温和降温的周期性变化。

所以,80万年后,冥王星会再次醒来,它会完全倾斜面对太阳,它的山脉会充满氮气流动的声音。在氮湖岸边,带有有机分子的粉红色雪会落在表面。这真是一个神奇的世界。

Pass ldquo新视野号rdquo冥王星的探测告诉我们,银河系中有一个巨大的生命舞台和各种各样的世界。这也是冥王星给我们所有人的启示。

它告诉我们,外面的事情比你想象的要精彩得多。

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责任编辑:顾晓芸