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冥王星,一颗曾经的行星,这才是它表面真正的样子

在地球,火星和庞大的气态巨行星以外的遥远太空,在那被称为柯伊伯带的疆域内,隐藏着一处小小的冰雪世界——冥王星和他的5个卫星。1930年的二月,冥王星被美国科学家克莱德·汤博发现,并曾经被认为是太阳系最遥远的第九大行星。在此后的近70年内,冥王星都被归类为主行星之一,但是在2006年,这个遥远的冰雪世界被重新归类为矮行星,这一变动引起了广泛争议,时至今日仍未平息。在冥王星被发现的数十年后,人类对它仍了解甚少。

因为它距离太阳十分遥远,被普遍认为是一颗毫无生机的荒星,潜伏在太阳系的边境。直到2015年的六月,在近十年穿越幽暗虚空的旅途后,一架令人惊叹的宇宙探测器——"新地平线”号,永远地改变了人们对冥王星的看法。在"新地平线”抵达冥王星之前,这是我们拥有的这颗矮行星最好的一张照片——一个像素化的斑点,由哈勃太空望远镜在1996年拍摄(冥王星近似影像)。"新地平线”历史性的飞越,在另一方面,能捕捉上千张高分辨率近距离图像。

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它揭开了一个复杂,进化中的,和并且其他太阳系行星截然不同的世界的神秘面纱。"新地平线”号在它与冥王星的短暂相遇中收集了约6.25个G的数据,这些数据的下载花了15个月才正式完成。因为这些海量的数据,现在的科学家们对这个神秘的世界有了更广泛的认知,并且给予我们前所未有的探索冥王星那令人惊奇的表面的机会。对冥王星的研究为我们揭示了一个多彩但复杂的世界,这个世界有着高耸的冰山,深邃的峡谷,重叠的陨石坑和广阔但千篇一律的平原。它是一颗虽小但惊人的珍宝。

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冥王星最大也是最显著的特征就是它那标志性的“心”,被称为“Tombaugh Regio(冥王星之心)”,这块明亮的区域由两块不同的表面组成,东部表面是一个混乱的山脉,由比花岗岩还要坚硬的冰组成。然而西部表面是一大片相当平坦的氮冰原,这块冰原被认为是一个巨大的远古陨石撞击坑。“冥王星之心”的这块区域被称为Sputnik Planitia,可能形成自一个1200英里,也就是1930千米宽的庞大的物体。人们认为在成百上千年里,因为冰川运动的缘故,撞击盆地缓慢地被巨量的软但冰冻的氮冰填充满。

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但斯普特尼克号平原最令人感到惊奇的地方,是将其分割开来的的特殊的纹理以及深深的裂缝。这些不断重复的模式意味着在厚冰之下正在发生对流过程,而对流的产生原因是流体受热不均。这也就意味着在冥王星内部比表面的温度更高,这就使其广阔的冰冻氮气缓慢地流动,可能隐藏着融化了的海洋。在冥王星壮丽的中心之南,存在着另一个奇异的特征,那就是一座巨大的冰火山——莱特山。与地球上的火山不同,莱特山曾将熔化的挥发物——诸如水和氨气——喷发到冥王星的冰冷表面上。

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这一巨大的冰火山宽约90英里(145公里),高2.5英里(4公里),是迄今在外太阳系中发现的最大的冰火山。莱特山最令人困惑的地方之一在于其斜坡上只有一个经勘测确定的陨石坑,这就意味着这座强大的冰火山是近期才形成的。沿着斯普特尼克号平原的西部边缘,冰火山莱特山之上就是冥王星最高最险峻的山区——丹增山脉。这一巨大无比的山脉冰峰从地面耸立而起,高达3.9英里(6.2公里),平均坡度达到了19.2度。

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虽然冥王星大部分为甲烷和氮冰所包裹,但要形成如此巨大的山脉还需要更为坚硬的物质,因此,形成丹增山脉的物质最为可能是冰冻水,因为在冥王星的极低的温度环境下,冰冻水展现出的材质更像岩石。与冥王星上的其他大型特征一样,这些高耸的山峰还较为年轻,形成时间应该不超过一亿年,且可能还处于形成期。

冥王星上最引人注目的一个特征之一就是环绕其赤道的巨大红色斑块。这一奇特而美丽的区域被命名为“克苏鲁斑”,是由一系列平原、斜坡、山脉和陨石坑形成的地貌。“克苏鲁斑”长约1860英里(2990公里),是冥王星这颗矮行星上最暗最大的特征。“克苏鲁斑”上还布满许多斑驳的陨石坑,意味着它已经形成了数十亿年,比我们之前探索的没有陨石坑的特征要古老得多。

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冥王星上的这个奇异的地区是深红色的原因还未被完全理解,但这很有可能是冥王星稀薄大气层中甲烷和氮气与太阳的紫外线相互作用的结果,这个过程创造了被称为托林的有机粒子。另一个巨大的特征是一个横跨超过1000英里或1600公里的壮观峡谷。然而该地质深痕不是位于冥王星,而是位于这个矮行星的大卫星,冥卫一上。直径超过冥王星直径一半,冥卫一是太阳系中相对于它的行星最大的天然卫星,使得这两个天体更像是一个双星系统。这个深渊裂缝比亚利桑那州的大峡谷至少长四倍,深两倍。

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它从巨大的冥卫一的一侧伸展到另一侧,很可能是由过去的剧烈地质事件导致的。可是,这场事件是什么,它是如何发生的仍旧成谜。对于罗马人来说,冥王普鲁托是冥府之神,对我们来说,这是一个远在十亿英里以外的复杂的,冰冻的天体,它已经俘获了数百万人的想象和兴趣。许多人依然把冥王星认为是第九大行星,并且公开指责已被评定的矮行星头衔。然而无论它的行星地位如何,冥王星迄今是太阳系的明珠,一个拥有了一些已发现的最重大的地质特征的小而伟大的世界。

相关知识

冥王星(小行星编号:134340 Pluto)是柯伊伯带(海王星轨道外的小行星带)中的矮行星。它是被发现的第一个和最大的柯伊伯带天体。冥王星在1930年被发现后,它被宣布为太阳系第九大行星。自1990年代始,随着柯伊伯带的若干相似体积天体的发现,包括矮行星阋神星, 它的行星地位遭到质疑。这引发了国际天文联合会(IAU)在2006年正式定义术语“行星”—— 排除冥王星并将它重新归类为矮行星。

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冥王星在直接绕太阳运行的行星中体积排名第九,已知天体质量排名第十。它是进入海王星轨道的已知天体中体积最大的,质量仅次于阋神星。如同柯伊伯带的其他天体,冥王星主要由冰和岩石构成,并且比较小—— 是月亮质量的六分之一,体积的三分之一。它中度离心并倾斜的轨道在运行期间距离太阳的范围在30到49天文单位之间(4.4 – 7.4 km)。这意味着冥王星周期性地比海王星离太阳更近,但稳定的与海王星的轨道共振阻止了它们相撞。在冥王星与太阳的平均距离上(39.5 天文单位),光从太阳到达冥王星需要5.5小时。

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