冥王星漂浮的山巒之謎

冥王星在地質學上的諸多古怪之處包括一裙裙漂浮在凍結「海洋」（成分以氮冰為主）上的山巒。這些滑動的山丘可能蘊藏著平原深度與演化的線索。

在新視野號於2015年7月14日完成歷史性的冥王星飛掠的數天之內，任務科學家公布了探測器拍攝的快照，圖中展示了高度出乎意料的高山，它們將一片遼闊且極其平坦的平原部分環繞了起來。這片平原的非正式名稱是人造地球衛星平原高地（Sputnik Planum），其成分以凍結的氮冰為主（還存在一些凍結的一氧化碳），而周圍環繞的山地主要由凍結的水冰組成。

在冥王星上，人造地球衛星平原高地是一處迷人的遼闊區域。它的面積與哈得孫灣（Hudson Bay）相當，其上交織著淺淺的結構，將這裡雕琢成了天然的多邊形結構。而且這裡在緩慢運動著，向外推擠著邊緣區域，就好像地球上的冰川沿山坡向下緩慢而不可阻擋的運動一樣。

冥王星的特寫照片，大致覆蓋了500乘340千米的區域，圖中展示了無數孤立的山巒，分布在一處名叫人造地球衛星平原高地的平原之內，它們可能是來自周圍高地的水冰碎塊。（圖片提供：NASA / JHU-APL / SWRI）

但是最近，新視野小組公布了一張人造地球衛星平原高地的圖像，揭示出了一些非常奇怪且可能暴露很多線索的新東西：成群的山巒凸起在平原的表面上。這些山峰寬度最大可達數千米，看上去是沿浮冰隆起的，並集中出現在多邊形地塊交界的地方。新視野小組認為，這些神秘的山巒可能是水冰碎塊，它們來自部分環繞著人造地球衛星平原高地的高原區域。

重要的是，這些水冰「島嶼」看上去與地球上海洋中漂浮的冰山類似——而且與冰山一樣，它們可能提供了人造地球衛星平原高地凍結氮冰「海洋」深度的線索。因此這裡深度幾許？讓我們開始數學計算吧！

冥王星上這些山巒簇群和山鏈看上去是「漂浮」在高密度「海洋」（成分以凍結氮冰為主）上的水冰塊，氮冰的密度大於水冰。（圖片提供：NASA / JHU-APL / SWRI）

假設這些山峰確實是在地質學家稱為等壓平衡狀態下漂浮著的，那麼每座山峰在地表之下的質量佔總質量的比例就與其密度與周邊密度的相對值成比例。溫度極低的純凈水冰密度是每立方厘米0.934克，而凍結氮冰的密度是每立方厘米1.027克。現在要指出的一些警告是，水冰可能是由某種凍結的鹹水構成，而氮冰可能也並不純凈。不過我承認這只是在信封背面進行的簡單估算而已，而這些都只是其中二階的細節。

這兩個數值的比例，也就是0.934/1.027，等於0.91。因此漂浮山峰大約91%的質量（因此也是體積）位於人造地球衛星平原高地的地表之下。如果每座山峰呈完美的立方體，那麼其91%的高度也應該隱藏在地表以下。如果山峰的高度是100米（這是我自己的猜測——NASA的新聞報道並未提及此事），那麼它們的根部應該至少向下延伸1千米。

但是這些山峰並不是完全的固態冰體。來自NASA艾姆斯（Ames）研究中心的傑夫·穆爾（Jeff Moore）解釋說：「如果你考慮孔隙佔據了合理的15%的話，那麼冰塊所受的浮力就更強。」哪怕如此，他繼續說道：「我們猜測，人造地球衛星平原高地的沉積氮層深度有數千米，在某些區域可能達到了10千米量級。」

水冰是冥王星地殼的「基岩」，而這張假彩色圖片展示了冥王星表面上水冰光譜特徵富集的區域。點擊這裡可以查看該地圖的全面解釋以及它的繪製方法。（圖片提供：NASA / JHU-APL / SWRI）

有趣的是，其中一座大型山群（綽號是挑戰者號山群，Challenger Colles，以紀念1986年失事的挑戰者號太空梭）長60千米，寬35千米。這處山群並不是位於人造地球衛星平原高地的中部，而是位於其東側邊緣附近，靠近湯博區（Tombaugh Regio，也是非正式名稱）中部的高原區域。因此也許在氮冰層過淺的地方，這些山峰「擱淺」了。

冥王星具有如此多的地質現象，而且還是進行中的地質現象，這是非常吸引人的。所有這些活動可能並不會促進將冥王星重新分類為「大行星」的提議，不過確實讓建造並發射新視野號的（曲折）決定顯得非常牢固可靠。

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