冥王星的冰火山可能曾经喷出“防冻熔岩”

冥王星表面一个神秘的凸起区域曾是火山喷发的场所，喷涌出大量冰。美国宇航局新视野号太空船拍摄的惊人图像揭示了这一寒冷的火山活动。

科学家分析了这片崎岖地貌的地形和化学成分，其中包括几乎与珠穆朗玛峰高度相当的圆顶。他们确定该地区最近经历了多次冰火山活动。研究人员于 3 月 29 日在《自然通讯》上报告称，研究结果表明冥王星内部可能比之前假设的更温暖，或者更善于保温。

“一个重要的结论是，冥王星和（它的卫星）卡戎以及太阳系外的所有这些天体都不是冰冷、死寂的，”坦佩亚利桑那州立大学行星科学家和天体物理学家史蒂文·德施 (Steven Desch) 表示，他没有参与这项新研究。“它们在地质上很活跃，做了很多有趣的事情。”

我们熟悉的地球上的火山会喷出熔岩。德施说，在遥远的寒冷世界，当地壳内的冰受热并融化到足以从表面裂缝中流出时，也会出现类似的现象。

据信，冰火山活动（也称低温火山活动）发生在冥卫一、木星的卫星木卫二、海王星的卫星海卫一和矮行星谷神星等天体上。科罗拉多州博尔德市西南研究所的行星科学家、新报告的合著者凯尔西·辛格说，当冰雪喷发到寒冷的地表并变硬时，它会堆积成土丘或淹没地面形成平原。

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她和她的同事们怀疑冥王星斯普特尼克平原冰盖西南的某个地区可能曾经是低温火山活动的温床（或冷床）。辛格说，如今，它被巨大的圆顶覆盖，圆顶上布满了较小的凸起，形成了崎岖不平的“起伏”地形。

“肿块上面还有肿块，而且上面还有更小的纹理，”她说，“无论我们怎么看，它都不光滑。”

2015 年，新视野号飞掠冥王星时拍摄的照片中，可以看到这些凹凸不平的地貌，覆盖面积约为 300 x 600 公里，即 186.4 x 372.8 英里。不过，辛格表示，黑暗中可能还有更多的火山活动迹象。

为了调查这些奇怪的土丘是否是冰火山活动的证据，研究人员利用从不同角度拍摄的图像绘制了该地区的地形图。这让他们能够详细估计这些圆顶的形状和大小，其中最大的圆顶高达约 7 公里（4.3 英里），体积与夏威夷的莫纳罗亚火山相似。

研究小组发现，该地区散布着来自不同喷口的土丘，其中一些随着时间的推移已经合并在一起。此外，研究人员还发现了一些凸起，它们似乎“重叠”在了较古老的地貌上，表明曾发生过多次火山活动。根据地表上没有留下撞击坑的情况，辛格和她的同事得出结论，从地质学角度来说，大部分低温火山活动发生的时间都很近，可能在最近的 1 亿到 2 亿年内。

“我们不能排除这种现象会持续下去的可能性，”她表示，并指出地球上的火山在爆发之间可能会休眠很多年。“未来可能还会有更多的火山爆发。”

在飞掠过程中，新视野号还收集了地形化学成分的数据。研究人员确定，冰火山丘主要由水冰组成，其中混入了少量的冷冻氮和其他化合物。辛格说，不同类型的冰有自己的熔点和其他特性，这可能会影响结构的形成。

她和她的同事使用计算机模型模拟了冰火山活动如何形成这些穹顶。这个过程可能不像地球上的许多火山喷发那样具有爆炸性。相反，它可能类似于缓慢渗透形成的球状结构，称为枕状熔岩，“但规模巨大”，辛格说。

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冥王星远离太阳的温暖，位于海王星轨道之外的冰冻天体环中，即柯伊伯带，其平均表面温度为 -387 华氏度。为了在如此严寒的温度下保持流动，冥王星冰火山喷出的“熔岩”可能含有起到防冻剂作用的盐。即便如此，这种物质可能呈冰沙状或近乎固体的冰，流动方式与冰川类似。“我们更愿意将它想象成一种牙膏状或橡皮泥状的流动方式，但这种流动方式并不完全是流体，”辛格说。

德施说，这篇新论文“非常有力地证明了”冥王星存在冰火山活动。这些发现也增加了冥王星内部温度足以容纳液态水的可能性。科学家们推测，在地表以下 60 多英里处，即冰壳与岩石核心的交汇处，可能存在一片海洋。然而，为了给辛格和她的团队观察到的冰火山活动提供养分，冥王星可能在较浅的深度还存在“一小块较温暖的区域”水或部分融化的雪泥，她说。

“如果证实这是冰火山活动，那么地下液体的存在基本上就是板上钉钉的事情，而过去一二十年，模型一直倾向于这种观点，”德施说道。“如果冥王星有地下液体，那么很可能很多柯伊伯带天体都有，因此这将产生深远的影响。”