研究表明,這個(gè)地下海洋已經(jīng)存在了數(shù)十億年。
圖解:這里存在水。冥王星,新視野號(hào)于2015年飛掠冥王星時(shí)拍攝。
科學(xué)家們認(rèn)為,冥王星地殼的底部可能含有一層形態(tài)奇異的冰層,這被稱為氣體水合物,自太陽(yáng)系誕生以來(lái),它就隔離并保護(hù)著這顆矮行星的地下海洋。
多年來(lái),科學(xué)家們一直假設(shè)冥王星可能曾經(jīng)有過一個(gè)地下海洋,并認(rèn)為其是由于巨大的衛(wèi)星卡戎(Charon)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入現(xiàn)在的軌道時(shí),潮汐加熱導(dǎo)致冰層融化而形成的。
一旦達(dá)到目前這種冥王星和卡戎永遠(yuǎn)以同一面面對(duì)彼此的狀態(tài),就像地球的衛(wèi)星月亮永遠(yuǎn)只有同一面對(duì)著我們一樣,這時(shí)潮汐加熱應(yīng)該已經(jīng)停止,海洋應(yīng)該已經(jīng)凍結(jié)成固體。
然而,2015年NASA的星際空間探測(cè)器新視野號(hào)掠過冥王星時(shí)提供了強(qiáng)有力的線索,表明水仍然存在。
這些線索顯示,斯普特尼克平原的巨大盆地——冥王星著名的“心臟”的西葉——似乎存在重力異?,F(xiàn)象,對(duì)此最好的解釋就是地下海洋的存在。
日本札幌北海道大學(xué)的行星科學(xué)家鎌田俊一(Shunichi Kamata)認(rèn)為,這意味著必須存在某種東西將冥王星表面低于冰點(diǎn)的溫度條件與地下海洋隔離開來(lái),這種東西最可能是氣體水合物。
氣體水合物是冰的一種形態(tài),它結(jié)晶呈籠狀,可以捕獲甲烷等氣體,形成微觀的冰“沙灘球”狀的分子。
它們通常是在高壓條件下形成的,存在于地球深海底部天然氣滲出點(diǎn)附近,它們可以從海底被帶到地表并點(diǎn)燃,在文章上的展示中證明它們與普通冰差異巨大。
鎌田俊一教授表示,氣體化合物是很好的絕緣體,只要在冥王星冰殼底部存在幾公里厚的氣體化合物就足以在數(shù)十億年里提供防止地下海洋結(jié)冰所需的絕緣層。
他補(bǔ)充道,很重要的一點(diǎn)是氣體水合物層必須覆蓋整個(gè)地下海洋,而不只是存在于局部區(qū)域。
他表示:“如果它是局部的,那么熱量就可以從沒有覆蓋到的區(qū)域逃逸?!?/p>
其他科學(xué)家對(duì)此也很好奇。
“這真的很酷,”加利福尼亞州帕薩迪納美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家羅伯特·帕帕拉多(Robert Pappalardo)表示。
他說(shuō),我們一直都知道,在像冥王星這樣的所謂冰凍世界,冰不是純粹的水質(zhì)的冰,但由于我們不能很好地估計(jì)其他物質(zhì)的含量水平——他稱之為“雜質(zhì)”——就很容易作出這些冰是純水的簡(jiǎn)單假設(shè)。
“但當(dāng)你開始思考其他可能存在的物質(zhì)時(shí),就像打開了一扇新大門?!?/p>
“你不能忽視它,”他繼續(xù)說(shuō)道?!八_實(shí)可以幫助解釋一些原本很難解釋的現(xiàn)象。
“我喜歡這些把我們熟知的基本現(xiàn)象應(yīng)用到奇怪地方的假設(shè)模型,然后突然靈光一現(xiàn)‘哦,為什么我們沒想到呢?’,這就是一個(gè)例子。”
密蘇里州圣路易斯華盛頓大學(xué)的行星科學(xué)家威廉·麥金農(nóng)(William McKinnon)對(duì)此表示贊同。
他表示,目前還無(wú)法證明冥王星上是否存在氣體水合物。
“它們(氣體化合物)在低壓下會(huì)分解,”他說(shuō),“這就是迄今為止它們還沒有在行星表面被直接探測(cè)到的原因?!?/p>
然而,他補(bǔ)充道,冥王星應(yīng)該是由“大量”的甲烷和二氧化碳組成的,“這二者都是現(xiàn)成的包合物形成組分。
(包合物是其中一個(gè)組分的分子被限制在另一個(gè)組分的晶體結(jié)構(gòu)中而形成的化合物。)
如果冥王星上存在這樣的物質(zhì),按理說(shuō)其他系外天體也會(huì)有這樣的物質(zhì),不僅包括木星和土星的衛(wèi)星,還可能包括其他大型柯伊伯帶天體,它們離太陽(yáng)的距離甚至比冥王星還要遠(yuǎn)。
鎌田俊一教授說(shuō)道:“因此,(宇宙中)存在的海洋數(shù)量可能比從前所認(rèn)為的要多得多?!?/p>
帕帕拉多也補(bǔ)充道:“這就是有趣的點(diǎn)。歸根結(jié)底我們是在太陽(yáng)系中尋找水。令人印象深刻的是,可能有方法能夠以非?;A(chǔ)的方式在長(zhǎng)時(shí)間尺度上保存海洋,比如‘只是加一點(diǎn)甲烷’。”
這些海洋里面會(huì)有生命嗎?
誰(shuí)知道呢?“液態(tài)水很重要,但不是生命的唯一要素,”對(duì)此,鎌田俊一教授這樣回答。
“我希望下一步是去思考,冥王星的海洋是否滿足生命存在的其他條件?!?/p>
研究人員在《Nature Geoscience》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學(xué)名詞
3. Richard A. Lovett- Kylin
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