冥王星有沙丘,但它們不是由沙子構成的

美國宇航局新視野號探測器拍攝的影像揭示了由冰凍的甲烷或氮氣組成的神秘土丘

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這張照片由美國宇航局的新視野號飛船在2015年7月飛掠冥王星時拍攝,顯示了矮行星斯普特尼克平原冰原邊緣的山脈。在圖片的下半部分可以清楚地看到沙丘的形成。

冥王星是一個神秘的世界,其景觀和景象與地球的非常相似,直到你仔細觀察。

美國宇航局的新視野號任務,在2015年7月飛掠了這顆矮行星,發現冥王星有高聳的山脈,但它們是由水冰而不是岩石構成;廣闊的冰凍氮氣和其他奇異物質平原;以及由稀薄的大氣層提供的藍色天空,其中不包含明顯的氧氣。

現在,一項新的研究揭示了另一個外星相似之處:冥王星擁有廣闊的沙丘系統,但構成風蝕土丘的顆粒肯定不是沙子。[目的地冥王星:美國宇航局新視野號任務圖片]


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這項新發現“告訴我們冥王星的大氣層和地表正在相互作用,以地質學/地貌學的方式改變地表”,研究的主要作者,英國普利茅斯大學的自然地理學講師馬特·特爾弗說。

特爾弗透過電子郵件告訴Space.com:“這令人興奮,不僅因為它(再次)顯示了這些小而冷、黑暗的遙遠世界的活力,而且也因為它對早期太陽系天體的推論。”

山脈與平原的交匯處

特爾弗和他的同事分析了新視野號在史詩般的飛掠過程中拍攝的影像。他們注意到斯普特尼克平原內有一組複雜的山脊,這是一個寬620英里(1,000公里)的氮冰平原,構成了冥王星著名“心臟”的左瓣。

這些山脊在斯普特尼克平原西緣的一個47英里寬(75公里)的細長區域內起伏,在那裡平原延伸到3英里高(5公里)的伊德里西山脈。根據研究小組的說法,新發現的特徵看起來很像風雕刻的沙丘,而這正是它們的本來面目。

“我們很確定,”特爾弗說。“實際上,是一些相對簡單的東西,例如它們的位置、排列(不像其他地方的昇華坑那樣受到冰川運動的干擾)、方向(包括相鄰的正交風條紋),以及區域方向和間距的變化,確定了這一點。對於沙丘來說,這一切都很有道理,並且與我們看到的昇華坑不符。”

“昇華坑”是陽光導致相對大量的冰物質昇華或直接從固相轉變為氣相的地方。新視野號的影像顯示,斯普特尼克平原上佈滿了數千個這樣的凹陷,而一系列排列整齊的坑是沙丘特徵最可行的替代解釋,特爾弗和他的同事在新的研究中寫道,該研究今天(5月31日)線上發表在《科學》雜誌上。

研究人員發現,昇華是沙丘故事的重要組成部分。他們進行了建模工作,表明只要被吹起的顆粒已經漂浮在空中,冥王星的風就足以形成斯普特尼克平原的沙丘系統。根據研究小組的說法,昇華幾乎是使這種情況發生的唯一途徑,顆粒被上升的氣體抬升。

被風吹動的顆粒可能是起源於附近山脈的冰凍甲烷,但作者寫道,氮冰碎片也是一種可能性。

斯普特尼克平原上散佈的隕石坑很少,這表明冰原的表面最近受到了地質活動的塑造。沙丘可能也很年輕;研究小組認為它們是在過去50萬年左右形成的。[冥王星的心:照片中的宇宙情人節]

一個令人驚訝的發現

沙丘系統似乎在整個太陽系中很常見。例如,地球、火星、金星和土星巨大的衛星泰坦上都已證實存在這種特徵,它們甚至可能存在於67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星上,歐洲的羅塞塔任務從2014年到2016年對其進行了近距離研究。

不過,專家們表示,考慮到這顆矮行星非常稀薄的空氣,在冥王星上發現沙丘是出乎意料的。

康奈爾大學的天文學助理教授亞歷山大·海耶斯沒有參與這項新研究,他在同一期《科學》雜誌上發表的隨附“觀點”文章中寫道:“這項發現令人驚訝的原因是,儘管冥王星的大氣層稀薄,表面壓力(1帕)比地球低10萬倍,但沉積物仍然可以被移動。”

特爾弗表達了類似的觀點:“很難看出風會如何影響任何事情,直到你進行計算。”

海耶斯強調說,這項新研究遠不是關於冥王星沙丘的最終結論,他也是康奈爾大學航天器行星成像設施的主任。

他寫道:“自然傾向於使用多種過程匯聚成一組相對較少的形式和通用模式。因此,要理解冥王星上的沙丘,還有很多工作要做。最值得注意的是,它仍然有待展示沙丘有多高,它們何時最活躍,它們是否會發生變化以及是否可以在不提升的情況下發生夾帶。”

順便說一句,新視野號的工作遠未完成。該探測器目前正在為飛掠一個名為2014 MU69的小物體做準備,該物體位於冥王星之外約10億英里(16億公里)處。這次近距離相遇將於2019年1月1日發生,是新視野號擴充套件任務的核心內容。

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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