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標題: 冥王星的衛星﹐卡戎的紅帽是由冰火山形成嗎﹖ [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-6-27 01:51 AM 標題: 冥王星的衛星﹐卡戎的紅帽是由冰火山形成嗎﹖

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　　冥衛一﹐冥王星最大的衛星。在它的北面有一個不尋常的紅色帽子﹐看起來像乾燥的紅油漆或血液。它是如何形成的﹖
　　一種新的假說認為﹐冰火山的爆發釋放出甲烷﹐形成了卡戎的紅帽﹐然後在太陽輻射﹑宇宙射線下變成了紅色的托林。冥衛一與許多其他小型岩石衛星相似﹐它有著灰色的表面佈滿山谷和許多隕石坑。然而﹐它確實有一個獨特的特點。在它的北極有一大片紅色的斑塊﹐看起來幾乎像干漆﹐甚至是血。
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　　2015年﹐美國宇航局新視野號飛船經過了冥王星及其衛星﹐也發現了這個有趣的特徵。科學家們知道這個「補丁」是由一種叫做托林的有機化合物組成的﹐但關於它的路程軌跡﹐仍有爭議。科學家們將這片紅色的區域命名為魔多馬克拉﹐魔多就是J.R.R.托爾金在《指環王》中的黑色的土地。
　　但是在這種情況下﹐它是紅色而不是黑色的。它「看起來」有點像月球北極的紅色冰帽﹐但並不是冰。它是由有機托林組成的。托林是由太陽紫外線或宇宙射線照射的簡單含碳分子(如二氧化碳﹑甲烷或乙烷)形成的。在冰質天體上很常見﹐尤其是太陽系外。或許﹐它們也可以在太陽系外行星和衛星的大氣中被發現﹐那便會以氣溶膠的形式出現。在這種情況下﹐分子就是甲烷。正如論文所指出的﹐在冥衛一的南面﹐也可能有類似的特徵。
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　　那裡﹐存在冰火山爆發﹖
　　甲烷分子來自冥王星﹐並凍結在冥衛一的北極表面﹐因此卡戎稀薄的甲烷季節性激增也起了作用。然而﹐研究人員現在提出了一種不同的情況。卡戎在其南半球有一個巨大而光滑的冰原﹐被稱為火神平原﹐古冰火火山爆發﹐可能創造了冰原。所以﹐研究人員想知道這些火山噴發可能釋放了多少甲烷。如果我們「逆向」引用研究人員的話﹕「最終﹐氣體粒子會在卡戎表面跳躍﹐一定有一組方程可以用來隨機追蹤這些甲烷粒子的情況。」該文件也指出﹕「假設﹐這些包括卡戎在內的天體上揮發物﹐有一個內生的來源﹐卡戎表面廣泛的冰火山噴發了大量的甲烷﹐其中一部分遷移到兩極﹐並被加工成新型觀測到的托林。」。
　　研究人員模擬了1000個甲烷分子分散過程。通過計算﹐我們知道了﹐確實有足夠的甲烷在那段時間釋放出來﹐形成了紅色的冰帽。甲烷分子找到了在冥衛一兩極的陷阱﹐同時留下了一層冰凍的甲烷。科學家們估計﹐在現在被稱為「魔多」的地區﹐這一層可能有9米深。如托林斯從冥王星出發的情景一樣﹐太陽輻射和宇宙射線會分解甲烷的頂層﹐這個過程將它們轉化為深色的托林。唯一的區別是甲烷分子來自冥衛一的冰火山﹐而不是冥王星。
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　　火山噴發﹐如何產生卡戎的紅帽的﹖如果卡戎上的確曾經發生過冰火火山噴發﹐那又如何發生的呢﹖又是如何產生紅帽的呢﹖
　　正如研究人員所說與卡戎以前的海洋有關。科學家們認為﹐這顆衛星曾經有過一個地下海洋﹐就像太陽系外的其他一些冰衛星一樣(冥王星可能仍然有一個哦)。然而﹐海洋可能在大約40億年前就結冰了。我們都知道﹐水結冰時﹐體積會膨脹。這意味著﹐地表下的冰很可能已經穿過了卡戎的地殼。因此﹐火山爆發時﹐冰衝破地殼來到表面。再次「逆向」引用研究人員的話﹕ 「剩下的海洋﹐可能比開始的時候要小得多﹐受到了膨脹的冰帶來的壓力。所以由於它被加壓﹐裂縫一直延伸到地表。可能會發生火山爆發。」。
　　事實上﹐不斷膨脹的冰的確可能在卡戎表面造成了我們看到的巨大裂縫。然而﹐這些火山的爆發並不像我們在地球上想像的火山爆發。它們是冰的噴發而非熱熔岩。在冥衛一上﹐「熔岩」是一種厚且緩慢移動的冰狀流體。大部分湧出的冰以一公里厚的冰原覆蓋了卡戎的南半球。研究人員將它們與冰島火山爆發進行了比較﹐他們估算冰火山時期持續了大約100萬年。
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　　截止目前﹐我們仍不確定釋放出來的冰中是否含有甲烷。但如果確實如此﹐研究人員估計﹐火山爆發將釋放約1000億噸的氣體﹐那麼到目前為止﹐大部分甲烷應該已經到達了冥衛一的兩極(約占97%)。不過冥衛一的內部很可能有甲烷﹐原因是冥王星有。科學家們認為﹐冥王星和卡戎是由同一團原始物質構成的。這些發現還支持了一種可能﹐冰火山在太陽系外的小型冰質天體上很常見。研究人員說﹕ 「我們可以從地球上的望遠鏡觀測中看出﹐它們表面的許多部分都檢測到甲烷或甲烷產物。冰火山作用可能是一個很持久的過程﹐也可能是我們從地球觀測中探測到的甲烷的來源。」因此﹐就像「熱」火山活動在火星﹑地球和金星等離太陽較近的巖質行星上很常見類似﹐「冷」火山活動同樣可能在更遠的較冷星球上頻繁發生。
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　　一項新的研究表明﹐冥王星最大的衛星﹐冥衛一可能也有冰火山﹐創造了它不尋常的紅帽。我們需要對冥衛一的紅帽進行更多的觀察﹐才能完全瞭解它。正如前指出﹐隨著時間的推移﹐托林斯變得越來越陰暗。如果魔多有大約20億年的歷史﹐那麼它現在應該是黑色的。但它不是﹐它仍然是紅色的﹐那麼一個可能的答案是隕石逐漸侵蝕了頂層。如此一來﹐它們完全可以暴露出下面更紅的地形﹔或者﹐來自冥王星的甲烷氣體可以補充卡戎北極的甲烷粒子。
　　在這種情況下﹐之前的假設和這個新的假設都可能是正確的。下一步研究團隊將研究卡戎的地質歷史以尋找更多線索研究人員說﹕ 「這個建模和地質分析項目﹐是關於冥衛一冰火山活動的最後一步。但我認為接下來我們要關注的是內部發生了什麼﹐看看如何產生足夠的壓力使表面開裂。」。
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　　瞭解卡戎上的托林﹐也將幫助科學家更好地瞭解太陽系外其他「托林天體」﹐包括鳥神星,賽德娜和柯伊伯帶天體。這類天體通常也是紅色的﹐就像卡戎的北極一樣﹐特別是塞德娜﹐她看起來是完全深紅色的。而且﹐其中一些小世界可能仍然有內部海洋﹐是可能顯示冰火山作用的證據﹕「未來的宇宙飛船訪問像鳥神星, 德娜這樣的天體﹐可能會觀察到冰火山在表面存在廣泛的證據﹐其形式是光滑的葉狀平原﹐類似於在卡戎上觀察到瓦肯平原﹐而像鬩神星這樣的天體可能更像冥王星﹐可能存在現今的海洋﹐就不會有火山平原。」。

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