奇特的“火山”，竟然給卡戎帶上了小紅帽？

冥衛(wèi)一，冥王星最大的衛(wèi)星。

在它的北面有一個不尋常的紅色帽子，看起來像干燥的紅油漆或血液。

它是如何形成的?

一種新的假說認為，冰火山的爆發(fā)釋放出甲烷，形成了卡戎的紅帽，然后在太陽輻射、宇宙射線下變成了紅色的托林。

美國宇航局的新視野號飛船在2015年飛越冥王星時拍攝了這張照片。

（圖片來源：NASA/ JHUAPL/ SwRI）

世界未解之謎 — — 卡戎的紅帽子

冥衛(wèi)一與許多其他小型巖石衛(wèi)星相似，它有著灰色的表面布滿山谷和許多隕石坑。

然而，它確實有一個獨特的特點。在它的北極有一大片紅色的斑塊，看起來幾乎像干漆，甚至是血。

2015年，美國宇航局新視野號飛船經(jīng)過了冥王星及其衛(wèi)星，也發(fā)現(xiàn)了這個有趣的特征。

科學(xué)家們知道這個“補丁”是由一種叫做托林的有機化合物組成的，但關(guān)于它的路程軌跡，仍有爭議。

科學(xué)家們將這片紅色的區(qū)域命名為魔多馬克拉，沒錯，魔多就是J.R.R.托爾金在《指環(huán)王》中的黑色的土地。

但是在這種情況下，它是紅色而不是黑色的。

它“看起來”有點像月球北極的紅色冰帽，但并不是冰— —它是由有機托林組成的。

托林是由太陽紫外線或宇宙射線照射的簡單含碳分子(如二氧化碳、甲烷或乙烷)形成的。在冰質(zhì)天體上很常見，尤其是太陽系外。

或許，它們也可以在太陽系外行星和衛(wèi)星的大氣中被發(fā)現(xiàn)，那便會以氣溶膠的形式出現(xiàn)。在這種情況下，分子就是甲烷。

正如論文所指出的，在冥衛(wèi)一的南面，也可能有類似的特征。

那里，存在冰火山爆發(fā)？

甲烷分子來自冥王星，并凍結(jié)在冥衛(wèi)一的北極表面，因此，卡戎稀薄的甲烷季節(jié)性激增也起了作用。

然而，曼騰和她的同事現(xiàn)在提出了一種不同的情況。

卡戎在其南半球有一個巨大而光滑的冰原，被稱為火神平原，古冰火火山爆發(fā)，可能創(chuàng)造了冰原。

所以，研究人員想知道這些火山噴發(fā)可能釋放了多少甲烷。

如果我們“逆向”引用他的話:

“最終，氣體粒子會在卡戎表面跳躍，一定有一組方程可以用來隨機追蹤這些甲烷粒子的情況?！?/p>

該文件指出 - - “假設(shè)，這些包括卡戎在內(nèi)的天體上揮發(fā)物，有一個內(nèi)生的來源，卡戎表面廣泛的冰火山噴發(fā)了大量的甲烷，其中一部分遷移到兩極，并被加工成新型觀測到的托林?！?/p>

算一算～甲烷粒子的運動

研究人員模擬了1000個甲烷分子分散過程。

通過計算，我們知道了，確實有足夠的甲烷在那段時間釋放出來，形成了紅色的冰帽。

甲烷分子找到了在冥衛(wèi)一兩極的陷阱，同時留下了一層冰凍的甲烷。

科學(xué)家們估計，在現(xiàn)在被稱為“魔多”的地區(qū)，這一層可能有9米深。

如托林斯從冥王星出發(fā)的情景一樣，太陽輻射和宇宙射線，會分解甲烷的頂層 — — 這個過程將它們轉(zhuǎn)化為深色的托林。唯一的區(qū)別是甲烷分子來自冥衛(wèi)一的冰火山，而不是冥王星。

新視野號在2015年觀測到的冥王星(左)和它最大的衛(wèi)星冥衛(wèi)一(右)。這張照片是新視野號于2015年7月13日和14日拍攝的照片。圖片來自NASA/ JHUAPL/ SwRI。

火山噴發(fā)，如何產(chǎn)生卡戎的紅帽的?

如果卡戎上的確曾經(jīng)發(fā)生過冰火火山噴發(fā)，那又如何發(fā)生的呢？又是如何產(chǎn)生紅帽的呢?

正如研究人員所說 — — 與卡戎以前的海洋有關(guān)。

科學(xué)家們認為，這顆衛(wèi)星曾經(jīng)有過一個地下海洋，就像太陽系外的其他一些冰衛(wèi)星一樣(冥王星可能仍然有一個哦)。

然而，海洋可能在大約40億年前就結(jié)冰了。

我們都知道，水結(jié)冰時，體積會膨脹。

這意味著，地表下的冰很可能已經(jīng)穿過了卡戎的地殼。

因此，火山爆發(fā)時，冰沖破地殼，來到表面。

再次“逆向”引用Menten的話: “剩下的海洋，可能比開始的時候要小得多，受到了膨脹的冰帶來的壓力。所以，由于它被加壓，裂縫一直延伸到地表。可能會發(fā)生火山爆發(fā)?！?/p>

事實上，不斷膨脹的冰的確可能在卡戎表面造成了我們看到的巨大裂縫。

噴發(fā)？到底是誰？冰or熔巖？

然而，這些火山的爆發(fā)并不像我們在地球上想象的火山爆發(fā)。

它們是冰的噴發(fā)，而非熱熔巖。

在冥衛(wèi)一上，“熔巖”是一種厚且緩慢移動的冰狀流體。

大部分涌出的冰以一公里厚的冰原覆蓋了卡戎的南半球。

研究人員將它們與冰島火山爆發(fā)進行了比較，他們估算冰火山時期持續(xù)了大約100萬年。

這張圖描述了在新假說中，甲烷粒子從冰火山噴發(fā)到地表后如何到達卡戎北極：魔多是卡戎北極的紅帽，太陽輻射和宇宙射線將甲烷粒子變成紅色的托林。

（圖片來源Nature Communications開放獲取/知識共享歸屬4.0國際許可)。

火山甲烷

截止目前，我們?nèi)圆淮_定釋放出來的冰中是否含有甲烷。

但如果確實如此，研究人員估計，火山爆發(fā)將釋放約1000億噸的氣體，那么到目前為止，大部分甲烷應(yīng)該已經(jīng)到達了冥衛(wèi)一的兩極（約占97%）。

不過，冥衛(wèi)一的內(nèi)部很可能有甲烷，原因是...冥王星有。

科學(xué)家們認為，冥王星和卡戎是由同一團原始物質(zhì)構(gòu)成的。

冰火山在太陽系外很常見?

這些發(fā)現(xiàn)還支持了一種可能——冰火山在太陽系外的小型冰質(zhì)天體上很常見。

Menten說: “我們可以從地球上的望遠鏡觀測中看出，它們表面的許多部分都檢測到甲烷或甲烷產(chǎn)物。冰火山作用可能是一個很持久的過程，也可能是我們從地球觀測中探測到的甲烷的來源?！?/p>

因此，就像“熱”火山活動在火星、地球和金星等離太陽較近的巖質(zhì)行星上很常見類似，“冷”火山活動同樣可能在更遠的較冷星球上頻繁發(fā)生。

2015年7月14日，新視野號拍攝到冥王星上的一座冰火山。

一項新的研究表明，冥王星最大的衛(wèi)星，冥衛(wèi)一，可能也有冰火山，創(chuàng)造了它不尋常的紅帽。

（圖片來源：NASA/ JHUAPL/ SwRI）

卡戎紅帽 有待更多的觀測！??！

我們需要對冥衛(wèi)一的紅帽進行更多的觀察，才能完全了解它。

正如前指出，隨著時間的推移，托林斯變得越來越陰暗。

如果魔多有大約20億年的歷史，那么它現(xiàn)在應(yīng)該是黑色的（就像《指環(huán)王》里那樣）。

但它不是，它仍然是紅色的，那么一個可能的答案是，隕石逐漸侵蝕了頂層。

如此一來，它們完全可以暴露出下面更紅的地形；或者，來自冥王星的甲烷氣體可以補充卡戎北極的甲烷粒子。

在這種情況下，之前的假設(shè)和這個新的假設(shè)都可能是正確的。

下一步，Menten和她的團隊將研究卡戎的地質(zhì)歷史，以尋找更多線索。

Menten說: “這個建模和地質(zhì)分析項目，是關(guān)于冥衛(wèi)一冰火山活動的最后一步。但我認為，接下來我們要關(guān)注的是內(nèi)部發(fā)生了什么，看看如何產(chǎn)生足夠的壓力使表面開裂。”

太陽系其他地方，還有托林嗎！？

了解卡戎上的托林，也將幫助科學(xué)家更好地了解太陽系外其他“托林天體”，包括Makemake, Sedna和柯伊伯帶天體。這類天體通常也是紅色的，就像卡戎的北極一樣，特別是塞德娜，她看起來是完全深紅色的。

而且，其中一些小世界可能仍然有內(nèi)部海洋，是可能顯示冰火山作用的證據(jù):

“未來的宇宙飛船訪問像Makemake或Sedna這樣的天體，可能會觀察到冰火山在表面存在廣泛的證據(jù)，其形式是光滑的葉狀平原，類似于在卡戎上觀察到Vulcan Planitia平坦平原，而像Eris這樣的天體可能更像冥王星，可能存在現(xiàn)今的海洋，就不會有火山平原?！?/p>

總結(jié):為什么冥王星的衛(wèi)星冥衛(wèi)一頂部看起來是紅色的帽子? 普渡大學(xué)研究人員的一項新研究表明，是冰火山爆發(fā)創(chuàng)造的。

BY:Paul Scott Andersonand

FY:Alina Zhu

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處