冥王星“心”地形暗示其表层之下有海洋存在

昨天我们刚刚介绍过火星赤道附近表面非常干燥，铁在那样的环境几乎不会有什么氧化。而这样的消息似乎在很多行星上也一样。那么是不是对于人类上去就没有希望了呢？其实也不尽然，例如在某些星球极地有冰，有些星球存在液态甲烷、乙烷，还有些星球地表之下有液态水存在。今天我们为大家爆料冥王星地下的那些事：据科学家对冥王星的观测研究，在其心形花纹下方有海洋的存在，而因为距离太阳较远，表面温度低，现在其表面为一层厚厚的固态氮。

Nimmo和他的团队认为，史普尼克平原出现在它目前所在的位置实在是反常，理论上，它只有5%的概率出现在如此接近潮汐轴的地方。

冥王星表面的心形花纹让它在公众里火了一把。为什么它的表面会有这么一个特征？新的研究认为，这有可能是因为它表层下方有海洋的存在。冥王星这颗“心”的左半部分是一个1000公里宽的平原，又名史普尼克平原。天文学家认为它实际上是一个巨大的陨石坑。长期以来，氮冰逐渐沉积在这片平原上——直到今日整片平原上已经铺满了厚厚的一层氮冰。美国航天局的新视野号探测器在去年的观测表明，这一层氮冰可能有10千米厚。

根据11月16日两篇发表在《自然》上的研究所言，史普尼克平原和冥王星的潮汐轴完美地相重合——它正好位于冥王星的卫星卡戎引力最强的位置。这恐怕并不是简单的巧合。在第一份研究中，亚利桑那大学月球与行星实验室的博士生James Keane和他的同事为史普尼克平原的氮冰建立了模型。而模型的模拟结果令人颇感意外。Keane在声明中表示，一旦冰层的厚度达到数百米后，冰层就会开始改变冥王星表层的形状，从而决定了它的朝向。如果星球上的某一点积累了质量过大的物体，这一点就会产生向赤道运动的趋势。经过了数百万年后，整个星球的朝向就会因此改变。

这样的旋转过程最终将史普尼克平原转向了东南方，直到这片平原直面卡戎（也就是现在这个位置）为止。Keane团队的模型的预测基本符合这个思路。根据他们的预测，在潮汐轴附近，额外的质量导致冥王星产生了微弱的抖动。（冥王星和卡戎相互间是潮汐锁定的，彼此之间永远之以一面相视。）冥王星的这些变化会对自身的地壳施加压力，导致其表面发生一系列的断层和裂缝。根据Keane的报告，新视野号探测器正好拍到了其中的一些，而这些断层与裂缝的性质基本与团队预测的相符。

第二份研究则有不同的观点。由加州大学圣塔克鲁兹分校地球与行星科学教授Francis Nimmo带领的研究则构建了一个不一样的模型——冥王星的表层下方存在液态水构成的海洋。Nimmo和他的团队认为，史普尼克平原出现在它目前所在的位置实在是反常，理论上，它只有5%的概率出现在如此接近潮汐轴的地方。所以他们也相信，有一套尚不明确的机制将这片平原移动到了现位置。

Nimmo和他的同事在文章里写道，撞击事件创造出的这个陨石坑削弱了下层海洋上方的地壳，这导致一些水上升到了接近表面的地方。这一过程和平原表面的氮冰一道导致了这一区域的质量出现“显著正异常”，从而让行星开始旋转。Nimmo表示，如果冥王星没有海洋。发生这样的旋转几乎是不可想象的。一个例子是，他们团队的计算结果表明，如果海洋不存在，史普尼克平原的冰层将有40千米厚。而他们认为，40千米厚的冰层存在的可能性很小。所以如果说还有什么致密的物质藏在地壳之下，水会是一个很自然的猜想——毕竟水的密度比氮冰大的多。

Nimmo还表示，团队已经排除了岩石导致额外质量的可能。因为岩石太深，而且相当坚硬，无法如我们模型需要的那样四处移动。Nimmo还表示，其它一些研究组的成果通过其它证据也表明，冥王星可能在表层以下拥有海洋。比如冥王星表面的各种裂痕（Keane小组在他们的文章里提到过），很有可能是海洋反复封冻的结果。因为水凝固时体积反而会膨胀，这就会对它上方的岩石产生压力。除此之外，冥王星赤道没有鼓起——任何拥有海洋的行星都不会拥有这一特征。总之，各种证据都指向我们的发现。

Nimmo还补充说，如果冥王星没有海洋，那么过去的45亿年内它为何没有被整个冻住？实际上冥王星的大小足够其内部保持一定量的热量，而且冥王星的海洋里可能个还有相当多的氨——这可以作为防冻剂。天文学家认为土卫二和土卫六，木卫二、木卫三和木卫四的表层下方也有海洋的存在。类似的埋藏水可能在柯伊伯带天体里并不罕见。Nimmo猜测，在大型柯伊伯带天体上，这样的海洋并不罕见。毕竟过去20年来，我们在各种前期古怪，从未想过的地方发现了海洋。