天文學家剛剛在太陽系黑暗後方一個極不可能的地方——矮行星冥王星上，發現了迄今為止關於整個海洋的最佳證據。在那裡，氮和其他“揮發性”氣體在低溫條件下凍結成固體，而水則變成堅硬如岩石的冰。幾十年來，科學家們一直在理論上探討這種冰如何起到絕緣體的作用，在遠離太陽的冥王星和其他天體深處儲存溫暖和水分的痕跡。但是，沒有足夠的資料來證實這種大膽的猜測。
當美國宇航局的“新視野號”任務去年飛掠冥王星時，這一切都改變了。在這顆矮行星的眾多奇觀中，探測器看到的最明亮、最引人注目的特徵是一個橫跨這顆遙遠世界表面的1600公里寬的心形平原。這顆心形平原以世界發現者、美國天文學家克萊德·湯博的名字命名為“湯博區”。湯博區和行星其他部分周圍的裂縫和斷裂表明，地表下可能有一層含水泥漿正在緩慢凝固，像冰箱裡的冰塊一樣膨脹，從而使表面破裂——但其他更乾燥的可能性也可能解釋這種裂縫。然而，現在，週三發表在《自然》雜誌上的兩項研究正在加強冥王星冰冷的心臟包含一個更溫暖、更潮溼的內心世界的論點。
加州大學聖克魯茲分校的行星科學家，也是其中一項研究的主要作者弗朗西斯·尼莫說：“如果我們是對的，那麼外太陽系的海洋很常見，而其他與冥王星大小相似的天體可能也存在地下海洋。”
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關於冥王星海洋的新證據來自湯博區西部葉瓣，這個葉瓣寬達1000公里，非正式地稱為“斯普特尼克平原”。與冥王星其他崎嶇不平、佈滿隕石坑、數十億年曆史的表面相比，這個葉瓣顯得很奇特，它覆蓋著相對新鮮且沒有隕石坑的明亮冰層。科學家們解釋了斯普特尼克平原的年輕外貌，認為它是一個古老的撞擊盆地——一個巨大的隕石坑，裡面充滿了年輕冰層的厚浮冰，這些浮冰在下方滲出的熱量的驅動下，攪動並重新整理著表面。然而，關於斯普特尼克平原最奇怪的事情是它的位置：沿著赤道，與冥王星最大的衛星卡戎奇特地對齊。這顆衛星與冥王星潮汐鎖定，它的軌道與冥王星的自轉同步，因此它似乎靜止地懸掛在冥王星表面與斯普特尼克平原完全相對的同一區域上方。
亞利桑那大學的博士生，也是另一項《自然》雜誌研究的主要作者詹姆斯·塔特爾·基恩說：“如果你從卡戎的中心畫一條線穿過冥王星的中心，再穿過冥王星的遠端，它會非常靠近斯普特尼克平原。” 基恩說，一次巨大的撞擊產生一個如此精確地與卡戎對齊的隕石坑的可能性非常渺茫，因此他和他的團隊（以及尼莫的團隊）開始尋找另一種解釋。他們使用來自“新視野號”和地面望遠鏡的資料，建立了斯普特尼克平原的形成如何影響冥王星內部和軌道演化的模型。
兩個團隊都發現，如果斯普特尼克平原比冥王星周圍區域質量大得多，那麼與卡戎的奇異對齊就可以得到最好的解釋。數百萬年來，這種“正質量異常”導致整個行星傾斜成目前的與卡戎對齊的狀態，類似於邊緣貼有硬幣的飛盤會翻滾而不是平穩旋轉。基恩的團隊在模擬這個過程時發現，如果斯普特尼克平原形成於其目前位置的西北方向，那麼它向赤道重新定向的應力將產生斷層、峽谷和山脈網路，這些網路與“新視野號”觀測到的情況非常吻合。
尼莫的團隊認為，地下海洋是斯普特尼克平原比周圍環境更重的最合理的解釋。該區域在一次巨大的撞擊中誕生，必然從冥王星表面挖掘出如此多的冰，以至於含水泥漿從更深處湧出，膨脹起來，在較薄的地殼下形成一個沉重的行星尺度瘀傷。隨著地表冰積聚在這個瘀傷之上，斯普特尼克平原變得足夠重，足以重新定向冥王星的自轉。尼莫的模型表明，冥王星的海洋大約有100公里深，已有數十億年的歷史，由於含有大量的氨（外太陽系冰冷天體中常見的天然防凍劑），因此保持液態。雖然冥王星假定的海洋原則上可以支援生命，但它可能被鎖在約200公里厚的冰層之下，並且離地球非常遙遠，這使得它不如太陽系中已知的其他更近的地下海洋（例如木星和土星的冰冷衛星內的海洋）那樣，成為天體生物學研究的有吸引力的目標。
加州理工學院的行星科學家大衛·史蒂文森沒有參與這兩個團隊的研究，他稱讚這兩項研究都“有趣且合理”，是對冥王星有海洋這個幾十年歷史的觀點的“助推器”。
儘管關於冥王星海洋的論證越來越嚴密，但基恩和他的同事們對它是否仍然存在於這顆矮行星的深處持不太樂觀的態度——他們的模型表明，這個世界表面的裂縫也與很久以前完全凍結的地表下水體相符。在這種情況下，斯普特尼克平原的大部分重量以及它對冥王星自轉的調整，也可以僅僅透過巨型隕石坑內逐漸積累的地表冰來解釋。這個過程將在冥王星長達數十年的季節中展開，這些季節跨越數十億年，夏季的氮氣羽流凍結成雪，成為冬季斯普特尼克平原巨大盆地中捕獲的冰。“我們仍然有點不可知，”基恩說。“我們不確定是否有足夠的資料來真正區分[不同情景]。”
基恩說，即使冥王星的海洋現在真的只是冰，但這些關於斯普特尼克平原的新研究也揭示了冥王星氣候和軌道演化之間一種強大而獨特的反饋，這種反饋也可能發生在太陽系外其他冰冷的世界中。“整個行星被揮發物的迴圈拖動的想法，是以前很少有人真正考慮過的，”基恩說。“揮發性冰在[冥王星]表面上的移動不斷地重塑行星表面並控制其方向——過去、現在和未來。由於揮發物的輸送，冥王星今天可能仍在移動和擺動，而這個相同的過程可能也導致了其他世界持續的地質活動。”