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冥王星月亮冥王星的裂缝可能会揭示它曾经有过地下海洋

发布时间:2018-05-17

一个新模型将通过预测Charon表面上不同的裂缝模式,取决于其表面冰厚度,月球内部结构以及月球内部变形的容易程度以及它如何变形轨道演变。 /

根据NASA资助的一项新研究,如果冥王星的巨型月亮冥卫星的冰冷表面被破解,对裂缝的分析可以揭示它的内部是否温暖,可能足够温暖以维持液态水的地下海洋。

冥王星是一个极其遥远的世界,围绕太阳超过地球29倍以上。由于表面温度估计低于华氏零下380摄氏度(约零下229摄氏度),冥王星的环境太冷而不能在其表面上出现液态水。冥王星的卫星处于相同的寒冷环境中。

冥王星偏僻,体积小,难以观测,但2015年7月,美国宇航局的新视野号航天器将首次访问冥王星和卡戎,并将提供迄今为止最详细的观测资料。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的Alyssa Rhoden说:“我们的模型预测了冥卫星表面不同的断裂模式,这取决于它表面冰层的厚度,月球内部的结构以及它的变形方式,以及它的轨道是如何演变的。 Greenbelt,马里兰州。 “通过比较Charon的实际新视野观测与各种预测,我们可以看到什么最适合,并且发现Charon过去是否可能拥有地下海洋,这是由高偏心带动的。”Rhoden是这篇论文的主要作者研究现在可以在Icarus杂志上在线获取。

太阳系外围的巨型行星周围的一些卫星表面开裂海洋内部的证据 - 木星的月亮欧罗巴和土星的月亮土卫二是两个例子。

当欧罗巴和恩克拉多斯在轨道上移动时,它们各自的行星和相邻卫星之间的引力拔河将使它们的轨道不再成为圆形轨道。相反,这些卫星具有偏心(略呈椭圆形)的轨道,这会引起日内潮汐,使内部弯曲并对表面施加应力。据认为,潮汐加热通过保持室内温暖而延长了欧罗巴和恩克拉多斯地下海洋的寿命。

在Charon的案例中,这项研究发现过去的高偏心率可能会产生大潮,造成摩擦和表面裂缝。与其行星相比,月球的体积非常大,大约是冥王星质量的八分之一,是太阳系的记录。据认为,在巨大的撞击将物质从地球表面排出之后,它与冥王星形成的距离更近。物质进入冥王星周围的轨道,并在其自身重力作用下形成冥卫一和几个较小的卫星。

起初,由于冥王星和卡戎之间的引力使它们的表面相互凸起,在它们的内部产生摩擦,所以两个世界都会有强劲的潮汐。这种摩擦也会导致潮汐滞后于其轨道位置。滞后将像冥王星上的刹车一样,导致其旋转速度减慢,同时将旋转能量转移到冥王星,使其加速并远离冥王星。

“根据Charon的轨道演变,特别是如果它经历了高偏心率阶段,可能有足够的热量来自潮汐变形,以保持Charon表面以下的液态水一段时间,”Rhoden说。 “使用包括海洋的合理的内部结构模型,我们发现它不会像我们在Europa上看到的那样产生很多偏心(小于0.01)来产生表面裂缝。”

“由于很容易发生骨折,所以如果我们到达Charon并且没有发生骨折,它会对偏心率有多高以及内部的温度有多严格限制,”Rhoden补充道。 “这项研究为我们在新视野的到来上带来了先机 - 我们应该寻找什么,我们可以从中学到什么。我们要去冥王星和冥王星很吸引人,但是冥王星也会变得非常迷人。“

根据望远镜的观测,冥卫星的轨道现在处于一个稳定的最终状态:冥王星和冥卫一旋转的圆形轨道放慢到它们总是彼此相同的一侧。根据Rhoden的说法,它目前的轨道预计不会产生显着的潮汐,所以任何古老的地下海洋都可能被冻结。

由于液态水是已知生命形式的必要成分,欧罗巴和恩克拉多斯的海洋被认为是可能发现外星生命的地方。然而,生活还需要一个可用的能源和许多关键要素的充足供应,如碳,氮和磷。目前还不清楚这些海洋是否含有这些附加成分,或者它们是否存在足够的生命形成时间。同样的问题将适用于可能存在于卡伦冰壳下的任何古代海洋。

这项研究由美国宇航局戈达德太空飞行中心的NASA博士后计划资助,由橡树岭联合大学管理,并通过科学创新基金管理美国国家航空和宇宙航行局总部。

出版物:Alyssa Rose Rhoden等人,“Charon的内部和轨道演化保存在其地质记录中”,Icarus,2014; DOI:10.1016 / j.icarus.2014.04.030

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心Bill Steigerwald

图片:NASA,ESA和G. Bacon(STScI); NASA / JPL /空间科学研究所; NASA / JPL / DLR; NASA / JPL / SSI