黑暗冥王星露真容？
黑暗總是悄悄伴隨著神秘性和強大吸引力，尤其是在廣闊浩瀚的太陽系。
這裡的主角——冥王星，是一顆躲在太陽系邊緣角落的黑暗小星球，直徑僅為月球的三分之二，質量僅為月球的六分之一。為了探索這顆在太陽系黑暗角落裡的神秘星球，美國宇航局於2006年發射了新視野號探測器。新視野號除了攜帶各種科學設備以外，還搭載了許多有特別意義的紀念品，其中就包括冥王星發現者克萊德·湯博的30克骨灰。
終於來到這顆黑暗星球
經過近10年的飛行，新視野號終於能和冥王星「相會」了。但是新視野號並沒有在冥王星上停留，因為冥王星的引力太弱，如果探測器要在其表面停留，需要消耗大量燃料。而新視野號只有一架鋼琴般大小，總質量僅為470千克，燃料根本不夠用。因此它只能從冥王星身旁飛掠而過，遙遙相望一眼，藉機對冥王星進行觀測。
即便如此，新視野號探測器還是給我們帶來了令人驚喜的高解析度圖片，沒人能預料到太陽系偏遠角落的極寒地帶，居然有這麼活躍的地質現象，以及有一些類似地球的「面貌」。
那麼，這顆矮行星的廬山真面目究竟是怎樣的呢？
指向太陽系歷史的線索
從新視野號發回的照片可看出，冥王星上有一片暗色且遍布撞擊坑的古老區域，叫做克蘇魯區。此處的撞擊坑無比巨大，其中最著名的是埃利奧特撞擊坑，它的直徑長達85千米。
這是一種奇怪的場景。在科學家的天文假設中，太陽系邊緣的星球上不會出現很多大型隕石坑。
此事還要從冥王星的家鄉和行星起源說起，其中還有一個重要的角色——微行星。
冥王星位於柯伊伯帶，柯伊伯帶中還有許許多多的小天體，也就是微行星。之前，天文學家認為微行星的形成過程應該是這樣的：宇宙中微小塵埃顆粒經由不斷的碰撞和黏合，形成越來越大的個體。這一過程會形成一些直徑為幾千米，少數直徑為幾百千米的微行星。這些微行星會不時撞擊冥王星，在其表面上留下密密麻麻、大小不一的撞擊坑。天文學家覺得，由於多數微行星直徑不大，所以大多數撞擊坑應該是小型的。
但新視野號傳回的圖像卻完全是一幅新穎的畫面——冥王星上古老的克蘇魯區的撞擊坑巨大無比，並且很少出現小型撞擊坑。根據這一點，一些天文學家開始懷疑之前的行星形成假說，同時猜測行星的形成或許是另一種方式——「礫石吸積」模型。該模型認為，一部分成群結隊的小岩石像是約定好了一樣，突然塌縮，幾乎瞬間就合併成更大級別的微行星。
這似乎就能解釋為什麼克蘇魯區擁有那麼多大型撞擊坑了。一些天文學家還認為「礫石吸積」模型不只創造像冥王星那樣小小的冰雪星球，也可能是氣態巨行星和地球等溫暖岩石行星形成的「關鍵技術」。
跟地球相似的大氣特徵
冥王星的天空跟地球一樣，也是藍色的，並且是更美麗純凈的藍色。其大氣層以氮為主，整個大氣層又薄又冰冷。新視野號拍攝的冥王星諾爾蓋山的日落照片，向我們展示了朦朧、條紋狀、充滿氣溶膠微粒的大氣層，延伸到其表面200多千米，看起來就像是被蒙上了一層薄薄的霧霾層。
為什麼會出現類似地球的「霧霾」現象呢？其實冥王星的大氣層的霧霾還分層次的。
首先是較低層的霧霾，可能是光化學煙霧現象引起的。太陽光照射下甲烷和其他氣體發生光化學反應，生成煙灰狀的小顆粒，這些顆粒將逐漸沉降到天體表面。在大氣層中，這些煙霧顆粒會散射藍光，使得冥王星的天空呈現美麗的藍色。通常情況下，藍色的天空一般是由於很細小的顆粒散射太陽光，地球上藍天的「魔法顆粒」是極微小的氮氣分子，而冥王星上的「魔法顆粒」會稍微大一些，類似於我們熟知的煙塵。
至於冥王星較高層的霧霾，研究人員認為這應該是冥王星的大氣層自由電子發生反應引起的。太陽光中的紫外線分解並電離大氣中的氮氣分子與甲烷分子，形成複雜的帶正電和負電的離子。當這些帶電離子結合時，就會形成更加複雜的有機大分子。有機大分子繼續發生化學合成反應，並逐漸長大，最終形成細小顆粒物。當這些顆粒像雪粒子一樣沉降到冥王星表面時，會給地表蒙上一層淡淡的紅色或灰色。
此外，我們知道地球上的水循環非常重要，降雨下雪、乾旱蒸發等過程皆和水循環有關。冥王星也有類似的情況，只是主導的物質不同，冥王星上參與天氣的物質是氮，它擁有的是氮循環。在冥王星上，氮會從氮冰海洋里升華出來，逃逸到大氣中，就像水分從地球海洋里蒸發出來一樣。然後，它會像雪粒子一樣降下來，或者以霜的形式凍結在冥王星東部高地中，最後，又流回到平原的冰川里。
被「凍氮」攪拌的平原
太陽系中最著名、也是最奇怪的一個地形，是被稱為冥王之心的心形冰原地貌——斯帕尼克平原。從新視野號傳回的照片中可以看出，這個約1000千米寬的大平原被粗略地分為許許多多幾十千米大小的多邊形，好比地球上乾旱田地里發生的龜裂現象。為什麼會這樣？
科學家覺得這是冥王星上的對流作用造成的，因為太陽表面也存在類似的情況。不過冥王星上起到對流作用的關鍵物質，也就是參與天氣的物質——冰形式的氮，稱作氮冰。斯帕尼克平原的氮冰的深度估計在5~7千米之間。氮冰是一種優良的熱絕緣體，因此在氮冰層之下，即使是非常微弱的熱量也可以集中起來，當聚集到一定程度時就能產生對流。那麼這些熱量從何而來呢？在冥王星內核，放射性元素衰變會產生熱量，從而驅動對流攪拌斯帕尼克平原。
另一方面，這片可移動的「陸地」上還遍布密密麻麻的坑。科學家們認為，這些凹點麻坑的成因是冰層壓裂和氮冰升華共同所致。
而聚集在麻坑之間連接處的塊狀物，可能是浮在密集的氮冰之上的水冰。它們就像是縮小版本的山脈，飄浮在斯帕尼克平原的邊緣。
像花崗岩一樣堅硬的
飄浮冰山
上面提到斯帕尼克平原的邊緣有水冰，你不要感到奇怪，因為冥王星確實有大量的水，所以有水冰並不稀奇。
可以這麼說，冥王星的基岩是水冰。因為這種物質和地球上的花崗岩一樣堅硬，它們分布於冥王星的表面，表面的溫度為零下240攝氏度。
在斯帕尼克平原的西北側，有以水冰岩形式形成的延綿大山脈。這些千米高的水冰山脈可能是通過漂浮（或者曾漂浮過）在密集的氮冰之上，才得以停泊在斯帕尼克平原。水冰大山上布滿皺巴巴的山脊和碎石，它們是由山脈冰川破裂下落推擠而成的。
可是，科學發現了一個疑點：相對於氮冰、甲烷冰，水冰的揮發性要低得多。按照這個原理，冥王星上的絕大部分地區都應該被氮冰和甲烷冰等更具揮發性的冰覆蓋才對，水冰反而要被掩埋在其他冰層的下面，很難露出地表。
那麼，為什麼冥王星上會有暴露在地表的水冰呢？這是一個謎團，還有待進一步的研究來解釋。
4千米高的冰火山
冥王星上有一座特別的山，叫做萊特山。它和那些分布在冥王星表面的鋸齒狀山脈不一樣，因為它是一個有中央巨大深坑的丘狀腫塊，看起來更像是一座火山。
如果這座4千米高的萊特山真的是火山，那麼它會不會跟地球火山一樣噴發出火熱的岩漿呢？
答案——當然不會。我們之前也提到過，冥王星是一顆冰凍星球，如果噴發的話，可能會流出一些冰寒物質——或許是冰水和其他物質組成的岩漿混合物。但這也只是估計。
人們好奇的是，萊特山是一座死火山還是只是處於休眠狀態的活火山？按理說，對於寒冷的冥王星，「冰火山」不應該會出現「熱活動」，很久以前岩漿物質就應該被凍住，不得動彈了。但這仍然需要證據來證實。
此外萊特山還有一個另類的特點：山體兩側幾乎沒有任何撞擊坑，說明它並沒有過多地暴露在「太空隕石雨」中，這在冥王星表面算是新奇的。因此，有些科學家認為萊特山並不是冥王星早期經歷留下來的遺迹，它應該很年輕，也許只有幾萬歲。
本文源自大科技*科學之謎 016年第7期雜誌重點文章、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號：hdkj1997
※狗狗常見過敏癥狀、原因以及應對方法
※知道下面的問題，你該消除對疫苗恐慌了~
TAG:知識百科 |