冥王星上沒有大風，但是居然也形成了沙丘

探索 06-06

作者：Camille M. Carlisle

編譯：徐鵬暉

校對：艾宇熙

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太陽系裡到處都有沙丘，在地球上、在火星上、在土衛六上、甚至有可能在67P彗星上。但最近科學家們通過新視野號在2015年飛掠時傳回來的光譜數據發現，在冥王星上也有沙丘的存在。英國普利茅斯大學的Matt Telfer和他的同事近日發現了這個現象，並將成果發表在了6月1日的《科學》雜誌上。

研究小組在史波尼克平原（編者註：對，就是那個多次出現在有關報道里的，富含氮冰的平原）的西部邊緣發現了這些平行的寬條條。這塊區域的西邊有一座高達5千米的山脈。這些波紋平行於山脈和平原的界線，並一直延伸了75公里。這些波紋的形狀看上去就像是有風從山頂上吹下來掃過了史波尼克平原一樣。

圖一：新視野號拍的這張照片清楚顯示了史波尼克平原邊緣的那些沙丘紋路

（編者註：看不清？把圖片放大，然後仔細看偏右下比較平的區域，上面有些像岩石紋路或者是波紋一樣的東西，那就是了）

圖源：NASA/JHU APL/SWRI

但仔細一想，冥王星上哪來的這麼大風啊？颳得最猛的時候也只有10米/秒的風速。這種微風把小顆粒從空中帶著走還是可以的，但是想從地上裹起來就難了。

研究小組認為主要原因在於史波尼克平原本身應。平原里的氮氣分子在白天的時候會升華，密集的氣體分子會將小顆粒帶起來。只要到了空中，風就可以將這些小顆粒以彈跳的形式帶著走，這樣就可以帶動更多的小顆粒，最後形成可移動的沙丘。這個過程叫躍移，或許也可以解釋火星上的過程。

不過新視野號的光譜數據顯示在這些氮氣分子裡面還混著相當濃度的甲烷分子。甲烷雖然不會和氮氣一起升華，但是會強化氣化過程。當陽光加熱甲烷冰顆粒的時候，甲烷冰顆粒會將熱量傳導給附近的氮冰，加速升華過程。而後這些升華的氮氣又會將甲烷冰顆粒帶起來。相比起氮冰，甲烷冰顆粒的硬度和大小更適合躍移現象的產生和沙丘的形成。

這些甲烷從山上逐漸遷移到了平原，久而久之就形成了積雪場。沙丘在一個地方會待多久目前還是不得而知。只要假以時日，這個過程肯定會將史波尼克平原上的冰層翻個個兒，不過目前我們看到的特徵形成時間應該不超過50萬年。另外我們也還不清楚這些地形目前是不是也正在發生侵蝕作用。

史波尼克平原的冰川是冥王星上氮儲量最高的地方。來自聖安東尼奧西南研究所的Christopher Glein和J. Hunter Waite在2018年10月期（預刊）的《Icarus》提出，這些氮氣分子很有可能在冥王星形成之初就存在了。根據目前冥王星上氮含量和氮的逸散速度的相關數據，我們還無法判斷這些氮究竟是在太陽系剛從原星雲中成型的時候就直接結合在了冥王星上，還是冥王星後來從彗星的不斷撞擊中獲得的。將來對於同位素含量的測量將會告訴我們這個問題的答案，不過那就要等到下一次冥王星探測任務了。

最後，普利茅斯大學製作了一個小視頻來形象展現沙丘的形成過程：

https://www.bilibili.com/video/av24375165?

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編排：王璞

責任編輯：解仁江

牧夫新媒體編輯部

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