來源：原理

　　冥王普路托（Pluto）是希臘和羅馬神話中掌管地府的神，在神話故事中，地下世界暗無天日，神秘莫測。這也恰到好處地描繪了我們太陽系最偏遠(yuǎn)角落中那顆不起眼的微小星球。1930年在天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)它的存在后，它被正式命名為冥王星。

　　冥王星身上有許多有趣的故事。它曾被認(rèn)為是太陽系的第九大行星，卻在21世紀(jì)初被不幸降級，成了太陽系中已知的最大矮行星。

　　在將近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，我們幾乎可以說對冥王星“一無所知”，有關(guān)冥王星的照片差不多就是一張張馬賽克。

　　直到2015年7月14日，NASA新視野號飛掠冥王星。這是人類發(fā)現(xiàn)這顆星球后第一次，也是迄今為止唯一一次近距離觀察它的機(jī)會(huì)。在這次短暫的擦肩而過中，新視野號對冥王星和它的衛(wèi)星進(jìn)行了詳細(xì)的測量和觀測。

1930年到2015年不同時(shí)期冥王星的照片合集。| 圖片來源：NASA

　　我們曾以為那是一個(gè)毫無特色的冰冷世界，但新視野號卻告訴我們，這顆星球表面存在各種地質(zhì)特征，這些結(jié)果同時(shí)帶來了數(shù)不清的謎團(tuán)。時(shí)至今日，仍有不少科學(xué)家在分析相關(guān)的圖像和數(shù)據(jù)，它們一次次顛覆我們先前的設(shè)想。

　　冥王星表面的冰火山區(qū)域及過去冰火山活動(dòng)的藝術(shù)家暢想（藍(lán)色）。| 圖片來源：Nasa/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Isaac Herrera/Kelsi Singer

　　近日，一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，來自冥王星冰火山的冰熔巖流于“近期”覆蓋了冥王星表面的大片區(qū)域。在這個(gè)語境下，“近期”指的是很可能不超過10億年前。從人類壽命的角度來說，這當(dāng)然非常古老，但換個(gè)角度看，它僅僅是太陽系年齡的四分之一，更重要的是，沒有人能確定冥王星是如何醞釀出為這些噴發(fā)提供動(dòng)力所需的熱量的。

　　冰火山萊特山  

　　在這項(xiàng)新研究中，團(tuán)隊(duì)在冥王星表面特別注意到一個(gè)名為萊特山（Wright Mons）的地質(zhì)特征。這里比周圍環(huán)境高出4-5千米，它的底部寬約150千米，還有一個(gè)40-50千米寬的中央凹陷，也就是一個(gè)洞，這處凹陷的底部至少與周圍地形一樣低。

　　研究人員認(rèn)為，萊特山是一座火山，由于沒有發(fā)現(xiàn)撞擊坑，它應(yīng)該相對年輕，年齡很可能不可能超過10-20億年。

　　萊特山的高度剖面（藍(lán)色）、夏威夷莫納羅亞高出海平面的部分（藍(lán)色）以及火星上最大的一些火山（紅色）。| 圖片來源：Singer et al。 （2022）

　　就火山而言，萊特山是個(gè)龐然大物。它的體積超過2萬立方千米。雖然它比火星那些最大的火山要小得多，但與夏威夷的莫納羅亞（Mauna Loa）的總體積相似。不過別忘了，冥王星本身的體積很小，它的直徑只有約火星的三分之一，地球的六分之一，相比之下，這座火山的大小就顯得格外驚人了。

　　當(dāng)然，這座火山和地球上的火山還有本質(zhì)上的區(qū)別，“火”山這個(gè)名字可能有些誤導(dǎo)性。從細(xì)節(jié)上看，萊特山的山坡及其周圍的大部分地區(qū)都被充斥著了高達(dá)1千米的小丘，大部分都有6-12千米寬。

萊特山近照。| 圖片來源：NASA/JHUAPL/SwRI

　　團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些小丘主要由水冰構(gòu)成，而不是覆蓋在冥王星上其他一些年輕地區(qū)的氮冰或甲烷冰。這些小丘很可能是由某種冰火山活動(dòng)造成的，也就是說，這類火山噴發(fā)出的并不是熔巖，而是水冰。

　　是什么融化了冰？  

　　在冥王星遠(yuǎn)低于-200°C的表面溫度下，水結(jié)成的冰可以變得非常堅(jiān)固，從而形成陡峭的山峰，并一直保持下去，而不會(huì)像地球上的冰川那樣脆弱。

　　冥王星的體密度表明，它的內(nèi)部一定存在巖石，但它的外部區(qū)域是冰的混合物，包括水、甲烷、氮，可能還有氨和一氧化碳，就像地球的地殼是幾種硅酸鹽礦物的混合物一樣。

　　當(dāng)有兩種冰的混合時(shí)，融化開始的溫度可以比單一純冰的融化溫度更低，類似的原則也適用于由不同礦物組成的硅酸鹽巖石。這使得融化更容易發(fā)生。

　　如果萊特山所形成的小丘確實(shí)代表了水冰的噴發(fā)，那么這些“冰漿”顯然不是像液態(tài)水一樣自由流動(dòng)，而是某種粘稠的富含晶體的漿液，也許是在一個(gè)完全凍結(jié)但依然柔韌的外皮之下，將每一次液體的噴發(fā)都限制在一個(gè)小丘里。

　　盡管如此，在冥王星上發(fā)現(xiàn)相對年輕的水冰火山噴發(fā)的證據(jù)，對科學(xué)家來說仍然是一個(gè)巨大的驚喜，因?yàn)槟壳斑€沒有找到確切已知的熱源能為這種活動(dòng)提供動(dòng)力。

　　冥王星內(nèi)部被潮汐力加熱的范圍非常有限。潮汐力是在軌物體之間的引力效應(yīng)，比如一顆衛(wèi)星和一顆行星之間產(chǎn)生的力，它為木星和土星的一些衛(wèi)星內(nèi)部提供了熱量。

　　而像地球這樣的星球，內(nèi)部熱量的來源還有可能是巖石放射性產(chǎn)生的熱。但冥王星內(nèi)部的巖石量有限，也不足以讓它從放射性中獲得很多熱量。

　　團(tuán)隊(duì)推測，冥王星在某種程度上保留了它在誕生時(shí)的熱量，一直到很久之后，這些熱量才被釋放。目前有不少證據(jù)都支持這種想法。也正因如此，許多科學(xué)家同樣認(rèn)為冥王星的深層內(nèi)部應(yīng)該存在一個(gè)液態(tài)水的海洋。

　　爭論尚存  

　　此外，研究團(tuán)隊(duì)還提到了萊特山中央凹陷的深度和體積，并以此否定了先前關(guān)于這是一個(gè)火山口（破火山口）或它是由爆炸性噴發(fā)而形成的說法。相反，他們認(rèn)為這是一個(gè)裂口，它因?yàn)槟承┰蚨鴽]有被噴發(fā)形成的小丘覆蓋。

　　萊特山和更大的皮卡爾山的高度圖，兩座山分別都有一個(gè)巨大的中央凹陷。| 圖片來源：NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

　　但這種說法并沒有得到所有科學(xué)家的認(rèn)可。萊特山并不是冥王星上唯一一座帶有中央凹陷的冰火山。比如，在萊特山南側(cè)，還有一座疑似冰火山皮卡爾山（Piccard Mons），它也有一個(gè)巨大的中央凹陷。這顯然有些太巧合了。一些科學(xué)家認(rèn)為，這些中央凹陷在某種程度上與這些火山的生長或噴發(fā)活動(dòng)應(yīng)該是密不可分的。

　　許多問題的根源在于，我們對這顆星球的認(rèn)識(shí)顯然太有限了，它給我們留下了大量謎團(tuán)，而想要回答它們可能還需要很長時(shí)間。

　　#創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)：

　　撰文：Takeko

　　排版：雯雯

　　#參考來源：

　　Horizon Pluto： Back From the Dead， BBC （2020）

　　https：//theconversation.com/pluto-recent-volcanism-raises-puzzle-how-can-such-a-cold-body-power-eruptions-179985

　　https：//www.theguardian.com/science/2022/mar/29/plutos-peaks-are-ice-volcanoes-scientists-conclude

　　#圖片來源：

　　封面圖：Nature Communications

　　首圖：NASA/JHUAPL/SWRI