冥王星上一个不寻常的陨石坑可能是一座超级火山

哈耶萨鲁亚源

冥王星上存在两个可能是低温火山的特征。在这张由美国宇航局新视野号飞船于2015年7月拍摄的彩色增强冥王星图像中，它们位于心形Sputnik Planitia的两侧。鸣谢:美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(JHUAPL) /西南研究所(SwRI)

（）据今日宇宙（卡罗琳·柯林斯·彼得森）：有超低温火山的冥王星？为什么不呢！所有的元素都在那里，只是不是我们通常认为的火山。冷火山是冥王星表面看起来如此的原因。最近的一篇研究论文解释了为什么冥王星可能是太阳系中最新发现的超级火山的所在地。

行星科学家戴尔·克鲁谢克和一群同事一直在研究冥王星上一个叫做基拉泽陨石坑的奇怪特征。它的存在引发了许多问题，关于冥王星内部发生了什么来创造这种奇怪的景观。研究人员最近发表了一篇论文，探索了这一区域，并为其出现提供了解释。这项研究已经发表在预印服务器arXiv上。

内部作用驱动低温火山作用

该小组强烈暗示基拉泽是一座超级低温火山。低温火山作用是将冰“熔岩”送到冥王星表面的过程。我们已经在外太阳系看到过它，在木星、土星、天王星和海王星的一些卫星上。就像地球上火山活动的“姐妹”形式一样，某种加热会融化地幔物质，最终会逃逸到地表。我们习惯于看到岩石熔岩。然而，如果条件合适，冰和水也可以充当“熔岩”。

这就是冥王星出现的原因，因为低温火山作用的条件已经成熟。在2015年新视野号飞越冥王星期间，几个特征引起了科学家的注意，它们可能是低温火山区。其中包括一个叫做维吉尔福萨的地区。它位于Sputnik Planitia的一侧，这是冥王星上一个突出的心形表面特征。基拉泽位于心脏右“叶”的顶部，它的出现确实引起了克鲁谢克和他的同事们对其成因的争论。



土星的卫星恩克拉多斯的火山活动。这张卡西尼窄角相机拍摄的照片横跨恩克拉多斯的南极和它的间歇泉。鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院/空间科学研究所

映射基拉泽

新视野号在2015年飞越冥王星时获得了冥王星的图像和光谱。基拉泽有一件事变得很明显，那就是它周围散布着水冰。这很不寻常，因为甲烷和氮冰覆盖了冥王星的大部分表面。因此，一片水冰围绕着一个看起来奇怪的特征似乎不寻常。不仅如此，冰中还含有一种氨化合物。某种活动把水氨混合物从地表深处带了上来。但是什么？

根据克鲁谢克的说法，加热是罪魁祸首。“对于冥王星来说，内部热量预计也是在地表一些地方看到的火山活动的驱动力，但我们不知道地下是否有水和各种化学物质的全球海洋，或者只是冥王星形成时留下的水和化学物质的口袋，并有一个炎热的内部，”他说。“这是下一代行星科学家要解决的一个谜。”

除了火山作用，克鲁谢克和他的团队考虑了基拉泽是某种扭曲的撞击坑的可能性。因此，他们也检查了表面特征，寻找其他起源的迹象。除了表面物质，该地区的形态显示了构造活动的证据。有断裂构造和塌陷坑，其整体火山口形状是扭曲的。这并不一定指向撞击源，那么在基拉泽发生了什么？答案在于冥王星的内部结构。



冥王星表面特征的标记地图，包括地球上的维吉尔福萨区(另一个低温火山区)。在这张地图上，基拉泽位于斯普特尼克星球的右侧，斯雷普尼尔福萨的左侧。鸣谢:新视野/美国宇航局

冥王星，从里到外

冥王星是一个包裹在岩石核心周围的冰体。地球的大部分“基石”是水冰。托林斯的“污染物”覆盖了甲烷和氮的表面冰。Tholins是碳氢化合物，是大气中的气体和表面的冰受到宇宙射线和其他辐射的轰击而产生的。行星科学家的重要工作是观察冥王星上所有不同的表面单元，并弄清楚它们是如何形成的。低温火山作用当然是地表“微积分”的一个重要部分。

冥王星发生低温火山作用是因为某些东西加热了内部并将水冰送到表面。地核内部元素的放射性衰变是加热最明显的解释。如果是这样的话，它可能会创造一个液态水的海洋或者一袋袋的冰水。一些科学家认为水冰(或冰泥)包围着地核。



这是冥王星内部的大概模型。鸣谢:新视野任务

冥王星表面的线索

有趣的是，表面上有些地方有水冰，混合着氨。这种混合物似乎来自行星内部。有趣的是，氨降低了水的冰点，这使得水以冰冷的“岩浆”形式流过普鲁东冷火山。

克鲁谢克指出，氨也可以是氨化盐或水合物的形式。还不完全清楚它起源于哪里。他认为这是大约45亿年前冥王星(以及太阳系中大多数其他天体)凝聚成的原始物质混合物的一部分。

冥王星不是唯一存在氨的地方，只是最遥远的地方(目前为止)。“我们在韦伯太空望远镜(尚未发表)获得的许多外海王星物体的光谱中发现了某种氨的证据，它显然是行星和小天体中无处不在的成分，”他在一封电子邮件中写道。“它也是益生元分子的重要组成部分，如合成氨基酸前体的实验室研究所示。”



冥王星上基拉泽陨石坑区域的高分辨率图像(左)和这些表面单元的空间分布图。鸣谢:艾尔·埃姆兰，美国宇航局/JPL

了解冥王星上的基拉泽

基拉泽结构直径约44公里，位于冥王星上一个名为隼鸟Terra的亚区域。在团队论文中，它被描述为“一座超级低温火山，有一个复活的火山口，有一次或多次喷发的历史，喷射出一千公里的低温熔岩，可能还有未知数量的较小规模的喷发。”

在他们的论文中，克鲁谢克的团队讨论了基拉泽的可能原因，包括它源于一些古老的影响。然而，新鲜冰的存在和厚厚的索林层的缺乏是更多指向该地区和维吉尔福萨火山活动的一些线索。

那么基拉泽是什么时候在冥王星上形成的呢？

很有可能基拉泽相对年轻。它肯定没有地表的其他部分古老。该小组认为它的爆发活动发生在过去的几百万年里。线索就在表面覆盖物中。如果基拉泽很古老，你可能会在最明显的特征上看到某种堆积的表层。如果大气中的有机尘埃颗粒雨在地球上持续沉降，这将是真的。

“我们对冥王星上烟雾颗粒的形成和沉降时间有很好的了解，”他指出，“如果基拉泽结构已经在那里存在了数十亿年，烟雾颗粒将掩盖新视野号飞船在2015年探测到的水冰光谱信号。因此，结论是它是最近才形成的。”

对于“最近”，研究小组认为暴露的水冰可能只有几百万年的历史。它们可能不仅仅来自一次大爆发。冥王星上的超级低温火山自形成以来可能已经喷发过多次。它的存在，以及最近对维吉尔福萨火山活动的研究，给了未来的研究者一些非常重要的线索，因为他们试图了解这个世界的内部结构。