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“新视野”号发现冥王星上冰山

“新视野”号发现冥王星上冰山

  图① 这是7月12日“新视野”号搭载的可见—红外成像光谱仪对冥王星的红外线成像。数据显示,冥王星表面覆盖着大量的甲烷冰,它们在不同区域的分布有明显差异。左图中不同颜色代表不同的红外波段:蓝色对应于甲烷冰吸收强度中等的波段;绿色对应于甲烷冰完全不吸收的波段;红色对应于甲烷冰严重吸收的波段。可以看出,冥王星表面的甲烷冰吸收从北极向南极逐渐增强。

  图② 这是冥王星赤道附近一小块区域的照片,可以轻易分辨不到1.6公里(1英里)宽的结构。图片中可以看到一条高达3500米的山脉。

  图③ 7月13日在距离卡戎46.6万公里的地方,“新视野幸运28”号上的远程勘测成像仪(LORRI)拍下的照片。图片右上角,沿着卡戎弯曲的边缘是一条约7—9公里深的峡谷。图片来源 NASA官网

  在与冥王星的亲密接触中,“新视野”号与这颗矮行星表面的最近距离是12500公里。如果以这么近的距离飞掠地球,将看到地表的高楼大厦。而美国国家航空航天局最新公布的探测结果显示,“新视野”号看到了冥王星上的冰山。

  北京时间7月16日凌晨,美国国家航空航天局发布了刚刚从“新视野”号接收到的数据。人类看到了冥卫一卡戎、冥卫三许德拉的近照。对冥王星的红外成像则显示出这颗冰冻天体表面甲烷冰的不同分布。但最让人激动的,是迄今最清晰的冥王星光学照片。在这张近距离飞掠前1个半小时拍摄的照片上,冥王星心形区域的左下角隆起一条高达3500米的山脉。科学家推测,这是在不到1亿年前形成的年轻地貌。

  这一发现让美国科学家惊喜。“新视野”号探测项目首席科学家阿兰·斯特恩认为,这片山脉一定是由水冰基岩构成,因为冥王星表面相对较薄的甲烷、一氧化碳和氮冰层不够坚硬,无法形成高山地质。“新视野”号地质地球物理及成像团队的杰夫·摩尔则表示,这是迄今在太阳系看到的最年轻的地貌之一。这条仅仅占据冥王星表面不到1%面积的山脉,显示出这片区域活跃的地质活动。

  杰夫·摩尔认为,这片区域本应由于几十亿年间遭到陨石撞击而伤痕累累。但“新视野”号发回的图片却完全不是这样,这片区域没有出现任何陨坑。他推断,是最近的地质活动改变了这里的面貌,抹去了陨石撞击的证据。

  类似的地表特征也呈现在冥卫一卡戎的表面。“新视野”号上远程勘测成像仪(LORRI)拍摄的图片发现,这颗冥王星的“双子星”表面同样很少有陨坑,即使是在卡戎赤道以南也是如此。科学家本以为阳光倾斜地照射在这里,会让表面地形投出阴影而容易辨识。

  周礼勇同样用“惊喜”来形容他的心情。“驱动冥王星地质运动的能量来源令人好奇”。这位南京大学天文幸运28与空间科学学院教授解释说,太阳系诞生于45亿年前,大部分太阳系行星形成于之后的1亿年内,而冥王星等柯伊伯带的天体最晚于35亿年前形成并演化至当前的位置。行星地质活动的能量大都来自这期间获得的能量,地球、金星都是如此。“一般来说,天体个头越小,能量流失越快。很难想象冥王星在形成30多亿年后,还有支撑地质活动的内部能量。”周礼勇说,即使是个头比冥王星略大的月球,研究认为经过几十亿年的演化,目前已经是一颗接近静态的天体,几乎没有地质活动。

  潮汐力可能是背后的原因吗?类似的地质变化曾在木卫二上演。木星及其他卫星在木卫二表面产生的潮汐力,使这颗冰质卫星迅速升温,使冰和液态水如同火山般喷发。“固体伸缩产生的潮汐力较弱,需要较大质量天体参与。目前看来冥王星并不具备这个条件。”南京大学地球科学与工程学院教授惠鹤九说。

  “新视野”号探测任务科学家约翰·斯潘塞推测,混合在岩石和冰之中的放射性元素可能扮演了重要角色。与冥王星大小相仿的月球可以作为参考。“放射性元素钾、钍、铀的衰变,曾经为月球一部分的岩浆活动和构造运动提供了热源。”国家天文台副研究员李菡说。

  但中国科学院月球与深空探测重点实验室副研究员郑永春认为,放射性元素多为重元素。它们主要分布在太阳系靠内的区域。遥远的冥王星能否储备足够的放射性元素值得探讨。“而且冥王星主要由氮冰、甲烷冰、水冰组成,岩石含量本身就比月球低,放射性元素含量可能比预期的还要低得多,不足以驱动地质运动”。

  “之前对于行星地质运动的了解,主要是基于硅酸盐物质构成的行星,比如地球。”惠鹤九说,作为一颗固态冰质天体,冥王星与类地行星和类木行星都完全不同,对其地质运动的探索很有可能改变我们的既有认识。“我们也期待冥王星刷新我们对太阳系天体的认识。” 惠鹤九说。

(原载于《科技日报》 2015-07-17 01版)



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