“太空雪人”Arrokoth和其他柯伊伯带物体可能充满了古老的冰

December2017

（Main）“新视野”号宇宙飞船看到的“太空雪人”阿罗科斯（插图）阿罗科斯表面下的平均温度（图片来源：美国国家航空航天局、约翰霍普金斯大学应用物理实验室和西南研究所）

（）据美国太空网（Robert Lea）：柯伊伯带的物体名为“486958 Arrokoth”，或简称“Arrokoth”，可能与雪人有更多的共同点，而不仅仅是它的形状。新的研究表明，它冰冷的心脏里锁住了古老的冰。

研究小组认为这个“太空雪人”，也被称为“Ultima Thule”，是对柯伊伯带内其他天体的案例研究。这条带代表了在太阳系外部海王星轨道之外发现的一个由彗星组成的冰环。因此，Arrokoth的发现表明，这些天体是45亿年前行星形成期间存在的物质的残余，可能仍然含有原始的冰含量。这些冰也被称为“挥发物”，因为它们蒸发的速度有多快。

这一发现挑战了之前的柯伊伯带天体进化模型，该模型一直难以解释这些寒冷、遥远的天体中的冰挥发物会发生什么。这些模型基于的假设可能低估了柯伊伯带天体通常能维持挥发物，特别是一氧化碳和水的时间。

与气体如何从地球上的多孔岩石中逃逸类似，这项研究的团队假设，像阿罗科斯这样的柯伊伯带天体与它们的冰经历着相同的过程。然而，研究人员认为，柯伊伯带天体可以通过形成地下大气来减缓冰的流失，从而使其挥发性冰保持数十亿年。

团队联合负责人、SETI研究所高级研究科学家奥尔坎·乌穆尔汉在一份声明中表示：“关键是，我们纠正了人们几十年来对这些非常寒冷和古老的物体所假设的物理模型中的一个深刻错误。”。“这项研究可能是重新评估彗星内部演化和活动理论的最初推动者。”



斯皮策太空望远镜观测到29P/Schwassmann-Wachmann彗星发生爆炸性外流。（图片来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/加州理工学院/艾姆斯研究中心/亚利桑那大学）

在重新评估柯伊伯带天体内部时，该团队的理论还可以解释为什么这些天体中的一些会成为“冰弹”，在靠近太阳时会表现出爆炸行为。

这也可能改变我们对彗星整体的理解，并有助于解释我们在29P/Schwassmann-Wachmann彗星穿过太阳系内部时看到的强烈爆发。



Arrokoth图显示升华向下移动并用气体填充上层。（图片来源：SETI研究所）

该团队的模型表明，Arrokoth是由一氧化碳和水冰的混合物组成的。当彗星经过太阳时，其表面被加热，这导致它通过升华失去冰和气体。升华是指固体跳过液相直接转化为气体。

随着时间的推移，这种升华锋将向下穿过被密封在水冰基质中的保存的一氧化碳冰。被锁住的一氧化碳冰也开始升华，但它不会逃逸，而是向上移动并填充模拟Arrokoth上层的孔隙。

研究小组解释说，这将在Arrokoth体内创造一种氛围，防止更多的气体逃逸。具有这种地下大气层的彗星在再次靠近太阳时会剧烈喷发，并失去更多的表面物质，使积聚的气体迅速逃逸。

这项研究背后的团队参与了彗星天体生物学探索样本返回（CAESAR）任务。这项拟议的任务旨在从67P/Churyumov Gerasimenko彗星的核心获取约80克的表面物质，并将其返回地球进行实验室分析。

这可能有助于验证这种对彗星内部的新方法，这对我们理解早期太阳系这些重要冰冻残余物的演变具有重要意义。

该团队的研究可以在2024年5月版的《伊卡洛斯》杂志上找到。