冥王星上发现冰冻甲烷沙丘,还可能存在海洋

2018-06-03 10:04:32 quecongsoft 201

(原标题:Pluto Has Sand Dunes Made of Frozen Methane)

网易科技讯 6月3日消息,据大西洋月刊报道,惨淡无光,死气沉沉,这是人们过去对冥王星的看法。但美国宇航局“新视野号”(New Horizons)拍摄的照片证明,事实并非如此。该任务首席调查员艾伦・斯特恩(Alan Stern)表示,2015年探测器飞越冥王星时揭示了一个“科学仙境”。我们现在知道,冥王星拥有惊人的多样性和地质动态,有冰山、平原、朦胧的大气层以及地下海洋。

几年前,当杨百翰大学(Brigham Young University)的行星科学家贾尼・拉德鲍(Jani Radebaugh)看到冥王星的照片时,她看到了某些类似地球的东西。当时,她正在研究“新视野号”探测器拍摄的一幅高分辨率图像。“新视野号”是美国宇航局(NASA)的探测器,2015年曾略过冥王星,然后再滑行到太阳系深处。

在冥王星的某个地方,其灰色表面就像美国加州死亡谷(Death Valley)中的梅斯基特平沙丘(Mesquite Flat Sand Dunes),那里的风景在灼热的沙漠中荡漾着柔滑的涟漪。拉德鲍经常带她的学生去实地考察。她说:“我看着冥王星上的那个地区,心想:‘哇,那些是沙丘!’”

冥王星上发现冰冻甲烷沙丘,还可能存在海洋图:冥王星上的冰冻甲烷沙丘

拉德鲍和她的朋友、普利茅斯大学自然地理学讲师马特・特尔弗(Matt Telfer)决定仔细研究一下。利用“新视野号”的数据和计算机建模,两人及其团队在冥王星最大的地貌之一――斯普特尼克平原(Sputnik Planitia)上发现了300多条山脊和几条风带。沙丘横跨平原,绵延近80公里,平原坐落在高山之间。与地球上的沙丘不同,冥王星上的沙丘是由冰冻甲烷颗粒组成的。

冥王星沙丘的形成方式和地球上基本相同。风将松散的颗粒带过大气层,并将它们塑造成坡度平缓的山峰。科学家们已经在太阳系其他天体上发现了沙丘,包括火星、金星、土星的卫星土卫六,甚至名为67P/Churyumov-Gerasimenko的彗星上也有。这些行星和卫星都有能够承受狂风横扫威力的大气层,而彗星喷射出气体,当它们以正确的角度撞击表面时,就能激起粒子并使它们飞起来。拉德鲍说:“只要有东西可以移动颗粒或沙粒,那么就应该能形成沙丘。”

但是科学家们并没有想到会在冥王星上发现沙丘。这颗矮行星确实有大气层,但是它太薄了,以至于科学家们没有想到那里的风会有足够的力量,以塑造出山峰和峡谷景观。西南研究所的行星科学家、“新视野号”探测器的副项目科学家凯西・奥尔金(Cathy Olkin)说:“冥王星上的风力足以将这些颗粒吹动,但不足以裹挟起这些粒子。”

要想在冥王星上形成沙丘,风需要一种叫做升华的过程帮助。下午,当冥王星处于最热的时候,阳光缓慢地加热了地表上层,并将大量的冰颗粒裹入大气层中,有时速度很快。在空中,风把冰颗粒带走,把它们分散在平原上。拉德鲍说:“风的移动速度足够快,如果有颗粒被裹挟,风就能够继续运送它们,然后将其储存在沙丘中。移动的颗粒可能会撞击到其他颗粒,并可能在顺风时引发连锁反应。”

冥王星上发现冰冻甲烷沙丘,还可能存在海洋图:冥王星上的冰山和平原

随着时间的推移,这些过程会共同发挥作用,从而产生了被风吹起的涟漪。研究人员指出,这些沙丘相对来说没有受到太大干扰,这表明它们是在冥王星最近的地质历史中形成的。研究人员最初认为,这些沙丘是由冰冻氮颗粒组成的,而这些氮颗粒构成了斯普特尼克平原的大部分表面。但是他们发现,在这个地区的温度下,冷冻氮颗粒是非常柔软的,并且会凝结在一起。要形成沙丘,需要粗糙而松散的颗粒,它们可以很容易地分散开来。

对“新视野号”数据的进一步分析显示,在平原周围的山顶上有高浓度的甲烷。拉德鲍说:“这些颗粒可能会从山峰上飞下来,然后被吹下山,穿过冰川表面,然后沉积在沙丘上。”对冥王星的研究人员来说,这一发现非常令人兴奋。奥尔金表示:“冥王星离太阳如此之远,以至于我们认为它可能是个寒冷、冰冻的世界。但当我们到达那里,利用新视野号拍摄这些影像时,我们发现它实际上是个鲜活的世界。”

那么,如果你能站在冥王星的表面,站在这片甲烷沙丘的中间,会是什么样子?那里可能有风,但你感觉不到风的力量。拉德鲍称,在大气稀薄的行星上,时速高达160公里的狂风感觉起来就像地球上的微风。如果你把甲烷颗粒握在手中,感觉它们就像陆地上的沙粒,细致而均匀。拉德鲍表示:“当你握紧手掌,它会像普通的沙子那样飞走。”

这里的景色将会非常迷人:绵延数里的丝绸般的沙丘,身后是白雪皑皑的山脉。但拉德鲍称,在冥王星上,它们都会被甲烷积雪覆盖。

冥王星上发现冰冻甲烷沙丘,还可能存在海洋图:美国宇航局“新视野号”号探测器拍摄到的冥王星特写照

除了平原、山脉、沙丘,冥王星上可能也存在海洋。《追逐新视野号》(Chasing New Horizons―Inside The Epic First Mission To Pluto)的合著者斯艾伦・斯特恩(Alan Stern)说:“确凿证据显示,我们相信这里有个全球性海洋。”这个海洋里可能还有更多的东西――生命。不一定是冥王星鲸鱼,很可能是外星微生物。

斯特恩说:“在几年前,谁会就预言冥王星将成为潜在的生命栖息地呢?”就目前而言,这完全是猜测。不过,斯特恩的合著者、天体生物学家大卫・格林斯彭(David Grinspoon)说:“这是有可能的。我认为,在选择太阳系中可能存在生命的地方时,冥王星也必须被列入其中。”

不过,只有液态水还不够,其他成分也是不可或缺的,而冥王星上也可能存在这些成分。比如有机物质,格林斯彭称:“我们十分确定,冥王星上有很多有机物质。我们在表面看到的红色物质,很可能就是有机物质。”至于能量,斯特恩称:“岩石的放射性衰变,还有海洋本身的能量来源,海洋会随着时间的推移而结冰,并释放热量。”

潮汐加热是另一个能量来源,它是由冥王星最大的卫星Charon引力拖曳产生的。格林斯彭说:“这还不足以证明冥王星上存在生命,但它确实让你想知道,下面到底有什么东西在爬。”

“新视野号”探测器已经远离冥王星。在经过冥王星近三年后,这个探测器正向下一个目标飞去,即8亿公里外的2014 MU69,神秘的柯伊伯带天体。它可能在2019年元旦到达目标。与此同时,斯特恩还提出了另外两个冥王星任务:一个轨道飞行器,“用来确认海洋的存在”;一个着陆器,“进入海洋寻找生命”。虽然目前还没有明确时间表,但有很多研究正在进行中。

天文学家现在相信,太阳系外可能存在着几十个有地下海洋的世界。美国宇航局表示:“这大大增加了可能发现外星生命地点的数量。”斯特恩惊叹道:“宇宙中充满了存在地下海洋的外星世界。事实证明,地球是个怪胎。”(小小)

王凤枝 本文来源:网易科技报道 责任编辑:王凤枝_NT2541
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