謎團解開?冥王星與行星體碰撞後獲「心臟」

【2024年04月22日訊】(記者夏雨綜合報導)自從美國宇航局(NASA)新視野號航天器(New Horizons)在2015年一張圖像中,捕捉到冥王星表面巨大的「心臟」(心形地貌)以來,這一奇景引起天文學家的興趣。現在,研究人員認為已經解開了這顆獨特心臟是如何形成的謎團,並且可能揭示有關矮行星起源的新線索。

這一心形地貌被稱為「湯博區域」,以紀念1930年發現冥王星的天文學家克萊德·湯博(Clyde Tombaugh)。但科學家表示,「心臟」地區並不全是一種元素組成。幾十年來,有關湯博區域的海拔、地質成分和獨特形狀的成因,以及其高反射率表面(比冥王星其它部分更亮白色)的細節一直無法解釋,令科學家困惑不已。

冥王星上一個叫做斯普特尼克平原(Sputnik Planitia)的深盆地構成心臟的「左葉」,是冥王星大部分氮冰所在地。該盆地面積745英里x1,242英里(1,200公里x2,000公里),相當於美國的四分之一,但海拔也比行星表面大多數地區低1.9至2.5英里(3至4公里)。

美國宇航局(NASA)新視野號航天器(New Horizons)在2015年一張圖像中,捕捉到冥王星表面巨大的「心臟」(心形特徵)。(NASA/JHUAPL/SwRI)

由伯爾尼大學和國家行星研究中心(NCCR PlanetS)成員領導的一個國際天體物理學家小組在一項新研究中,可能揭開冥王星表面巨大心形特徵的神祕面紗。該研究小組首次通過數值模擬成功再現了不同尋常的心形結構,並將其歸因於一次巨大而緩慢的斜角撞擊。

通過對斯普特尼克平原的新研究,這個國際科學家小組確定,一場災難性事件創造了這顆「心臟」。經過數值模擬分析後,研究人員得出結論,一顆直徑約435英里(700公里)的行星體,大約是瑞士從東到西大小的兩倍,很可能在這顆矮行星(冥王星)歷史的早期與其相撞。

相關論文發表於最新一期《自然·天文學》雜誌。

研究人員使用平滑粒子流體動力學軟件創建數值模擬,該軟件被認為是廣泛行星碰撞研究的基礎,以模擬理論行星體與冥王星碰撞的潛在影響、速度、角度和成分的不同場景。

研究團隊認為,斯普特尼克號平原呈細長形狀,表明「肇事」行星體不是迎頭撞擊冥王星,而是擦肩而過,很可能以傾斜角度而非正面撞向冥王星。

「冥王星的核心非常冷,以至於(與矮行星相撞的行星體)仍然非常堅硬,儘管撞擊會產生熱量,但(行星體)並未熔化,並且由於撞擊角度和低速度,行星體的核心沒有撞入冥王星的內核。」該研究的主要作者、伯爾尼大學助理研究員哈里·巴蘭坦(Harry Ballantyne)博士在一份聲明中表示。

研究合著者、亞利桑那大學月球與行星實驗室教授埃里克·阿斯普豪格(Erik Asphaug)在一份聲明中說:「斯普特尼克平原下方某個地方是另一個巨大天體的殘餘核心,冥王星從未完全融化它。」

最新研究也為冥王星內部結構提供新線索。此前理論認為,冥王星和太陽系外其它幾個行星一樣,存在一個地下液態海洋。但新研究表明,冥王星沒有地下海洋。

巴蘭坦還表示:「冥王星表面絕大部分由甲烷冰及其衍生物組成,覆蓋著水冰地殼,而行星心則主要充滿了氮冰,由於海拔較低,這些氮冰很可能在撞擊後迅速積累起來。」

冥王星「心臟」東部也覆蓋著一層類似但薄得多的氮冰,科學家們還不清楚氮冰的來源,但很可能與斯普特尼克平原有關。

(本文部分參考了CNN的報導)

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