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天文学家解决了冥王星巨型冰刃之谜

冥王星在2015年7月飞越期间从新地平线看到的刀刃状地形。积分:NASA / JHUAPL / SwRI / Daniel Rutter

em新的研究表明,冥王星表面上的奇怪地层几乎全部是甲烷冰层,而且可能形成一种特殊的侵蚀形式,从而消除了它们的表面,留下明显的波峰和明显的分裂。 / em

美国宇航局的新视野任务使我们对冥王星在2015年7月飞越遥远世界时的知识发生了革命性的变化。其中许多发现都是类似于巨大的冰刀刀片的奇怪形态的图像,其起源仍然是一个谜。

现在,科学家们已经对这个“刀刃地形”提出了一个迷人的解释:这些结构几乎完全是由甲烷冰块构成的,并且可能形成为一种特殊的侵蚀,使得它们的表面磨损,留下明显的波峰和尖锐的分界线。

这些锯齿形的地质山脊位于冥王星表面最高的海平面上,在赤道附近,可以翱翔数百英尺高空 - 高达纽约摩天大楼。它们是冥王星中最令人困惑的特征类型之一,现在看来这些叶片与冥王星复杂的气候和地质历史有关。

由新视野团队成员杰弗里摩尔领导的一个团队,美国宇航局加州硅谷艾姆斯研究中心的研究科学家已经确定,叶片地形的形成始于甲烷在冥王星的极端高度冻结在大气中,同样的方式霜冻结在地球上的地面上,甚至在你的冰柜里。

摩尔说:“当我们意识到刀片地形由高甲烷冰层组成时,我们问自己为什么会形成所有这些山脊,而不是仅仅是地面上的大块冰块。” “事实证明,冥王星经历了气候变化,有时候,当冥王星稍微变暖时,甲烷冰开始基本上”蒸发“掉。”

上面的地图来自New Horizo​​ns关于冥王星表面的地形(顶部)和构图(底部)的数据。在高分辨率地形图中,突出显示的红色区域高度较高。下图显示了组成,表示同一部分还包含甲烷,用橙色进行颜色编码。人们可以看到橙色特征扩散到更模糊,分辨率更低的数据中,覆盖了全球其他地区,这意味着这些区域也具有高甲烷含量,因此可能高海拔。学分:NASA / JHUAPL / SwRI / LPI智利Chajnantor平原南端的penitentes的一个例子。虽然这些冰层只有几英尺高,而冥王星的地形高达几百英尺,但它们都有类似的锋利脊。学分:维基共享资源/ ESO

科学家在这个过程中使用术语“升华”,在这个过程中,冰直接转化为气体,跳过中间液体形式。

类似的结构可以在沿着地球赤道的高海拔雪地中找到,尽管其尺寸与冥王星上的叶片大不相同。被称为penitentes的陆地结构是只有几米高的积雪,与冥王星上大得多的刀刃地形有惊人的相似之处。它们的尖端纹理也通过升华形成。

对冥王星地形的侵蚀表明,它的气候经历了数百万年的长时间变化 - 导致了这种持续的地质活动。早期的气候条件使得甲烷能够凝结到高海拔表面,但随着时间的推移,这些条件发生了变化,导致冰块“燃烧”成气体。

作为这一发现的结果,我们现在知道冥王星的表面和空气显然比以前想象的更加动态。这个结果刚刚发表在Icarus,这是一本国际行星科学杂志。

绘制冥王星表面

识别异国情调的刀刃地形的性质也使我们更加了解冥王星的全球地形。新地平线航天器提供了有关冥王星一侧的壮观的高分辨率数据,称为遇到半球,并以较低的分辨率观测到冥王星的另一侧。

由于甲烷现在已经与高海拔有关,研究人员可以使用数据表明冥王星的地球周围存在甲烷来推断哪些地点处于更高的海拔高度。这提供了一个机会来绘制出高分辨率下冥王星表面的某些部分的高度,这些高分辨率的地形似乎也存在刀刃地形。

虽然冥王星的地形覆盖范围很小,但美国宇航局的研究人员及其合作者已经从几种类型的数据中得出结论,这些尖锐的山脊可能是冥王星所谓的“远端”的一个普遍特征,有助于对冥王星的全球地理,现在和过去有一个工作上的了解。

出版物:Jeffrey M.Moore等人,“Bladed Terrain on Pluto:Possible origins and evolution,”Icarus,卷300,2018年1月15日,第129-144页; DOI:10.1016 / j.icarus.2017.08.031

来源:美国宇航局艾姆斯研究中心Frank Tavares

 
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