未解之谜网

当前位置: 未解之谜网 > 自然科学 > 谜团解开？冥王星与行星体碰撞后获“心脏”

谜团解开？冥王星与行星体碰撞后获“心脏”

这张冥王星的一张伪色图。（NASA）

自从美国宇航局（NASA）新视野号航天器（New Horizons）在2015年一张图像中，捕捉到冥王星表面巨大的“心脏”（心形地貌）以来，这一奇景引起天文学家的兴趣。现在，研究人员认为已经解开了这颗独特心脏是如何形成的谜团，并且可能揭示有关矮行星起源的新线索。

这一心形地貌被称为“汤博区域”，以纪念1930年发现冥王星的天文学家克莱德·汤博（Clyde Tombaugh）。但科学家表示，“心脏”地区并不全是一种元素组成。几十年来，有关汤博区域的海拔、地质成分和独特形状的成因，以及其高反射率表面（比冥王星其它部分更亮白色）的细节一直无法解释，令科学家困惑不已。

冥王星上一个叫做斯普特尼克平原（Sputnik Planitia）的深盆地构成心脏的“左叶”，是冥王星大部分氮冰所在地。该盆地面积745英里x1,242英里（1,200公里x2,000公里），相当于美国的四分之一，但海拔也比行星表面大多数地区低1.9至2.5英里（3至4公里）。

美国宇航局（NASA）新视野号航天器（New Horizons）在2015年一张图像中，捕捉到冥王星表面巨大的“心脏”（心形特征）。（NASA/JHUAPL/SwRI）

由伯尔尼大学和国家行星研究中心（NCCR PlanetS）成员领导的一个国际天体物理学家小组在一项新研究中，可能揭开冥王星表面巨大心形特征的神秘面纱。该研究小组首次通过数值模拟成功再现了不同寻常的心形结构，并将其归因于一次巨大而缓慢的斜角撞击。

通过对斯普特尼克平原的新研究，这个国际科学家小组确定，一场灾难性事件创造了这颗“心脏”。经过数值模拟分析后，研究人员得出结论，一颗直径约435英里（700公里）的行星体，大约是瑞士从东到西大小的两倍，很可能在这颗矮行星（冥王星）历史的早期与其相撞。

相关论文发表于最新一期《自然·天文学》杂志。

研究人员使用平滑粒子流体动力学软件创建数值模拟，该软件被认为是广泛行星碰撞研究的基础，以模拟理论行星体与冥王星碰撞的潜在影响、速度、角度和成分的不同场景。

研究团队认为，斯普特尼克号平原呈细长形状，表明“肇事”行星体不是迎头撞击冥王星，而是擦肩而过，很可能以倾斜角度而非正面撞向冥王星。

“冥王星的核心非常冷，以至于（与矮行星相撞的行星体）仍然非常坚硬，尽管撞击会产生热量，但（行星体）并未熔化，并且由于撞击角度和低速度，行星体的核心没有撞入冥王星的内核。”该研究的主要作者、伯尔尼大学助理研究员哈里·巴兰坦（Harry Ballantyne）博士在一份声明中表示。

研究合著者、亚利桑那大学月球与行星实验室教授埃里克·阿斯普豪格（Erik Asphaug）在一份声明中说：“斯普特尼克平原下方某个地方是另一个巨大天体的残余核心，冥王星从未完全融化它。”

最新研究也为冥王星内部结构提供新线索。此前理论认为，冥王星和太阳系外其它几个行星一样，存在一个地下液态海洋。但新研究表明，冥王星没有地下海洋。

巴兰坦还表示：“冥王星表面绝大部分由甲烷冰及其衍生物组成，覆盖着水冰地壳，而行星心则主要充满了氮冰，由于海拔较低，这些氮冰很可能在撞击后迅速积累起来。”

冥王星“心脏”东部也覆盖着一层类似但薄得多的氮冰，科学家们还不清楚氮冰的来源，但很可能与斯普特尼克平原有关。