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冥王星與行星體碰撞後獲「心臟」
自從美國宇航局(NASA)新視野號航天器(New Horizons)在2015年一張圖像中捕捉到冥王星表面巨大的「心臟」(心形地貌)以來﹐這一奇景引起天文學家的興趣。現在研究人員認為已經解開了這顆獨特心臟是如何形成的謎團並且可能揭示有關矮行星起源的新線索。
這一心形地貌被稱為「湯博區域」以紀念1930年發現冥王星的天文學家克萊德·湯博(Clyde Tombaugh)。但科學家表示「心臟」地區並不全是一種元素組成。幾十年來﹐有關湯博區域的海拔﹑地質成分和獨特形狀的成因以及其高反射率表面(比冥王星其它部分更亮白色)的細節一直無法解釋﹐令科學家困惑不已。
冥王星上一個叫做斯普特尼克平原(Sputnik Planitia)的深盆地構成心臟的「左葉」﹐是冥王星大部分氮冰所在地。該盆地面積1,200公里x2,000公里﹐相當於美國的四分之一﹐但海拔也比行星表面大多數地區低3至4公里。
由伯爾尼大學和國家行星研究中心(NCCR PlanetS)成員領導的一個國際天體物理學家小組在一項新研究中﹐可能揭開冥王星表面巨大心形特徵的神祕面紗。該研究小組首次通過數值模擬成功再現了不同尋常的心形結構並將其歸因於一次巨大而緩慢的斜角撞擊。通過對斯普特尼克平原的新研究﹐這個國際科學家小組確定﹐一場災難性事件創造了這顆「心臟」。經過數值模擬分析後研究人員得出結論﹐一顆直徑約700公里的行星體﹐大約是瑞士從東到西大小的兩倍﹐很可能在這顆矮行星(冥王星)歷史的早期與其相撞。
研究人員使用平滑粒子流體動力學軟件創建數值模擬﹐該軟件被認為是廣泛行星碰撞研究的基礎﹐以模擬理論行星體與冥王星碰撞的潛在影響﹑速度﹑角度和成分的不同場景。研究團隊認為﹐斯普特尼克平原呈細長形狀﹐表明「肇事」行星體不是迎頭撞擊冥王星﹐而是擦肩而過﹐很可能以傾斜角度而非正面撞向冥王星。
「冥王星的核心非常冷﹐以至於(與矮行星相撞的行星體)仍然非常堅硬﹐儘管撞擊會產生熱量﹐但(行星體)並未熔化﹐並且由於撞擊角度和低速度﹐行星體的核心沒有撞入冥王星的內核。」該研究的主要作者﹑伯爾尼大學助理研究員哈里·巴蘭坦(Harry Ballantyne)博士在一份聲明中表示。
研究合著者﹑亞利桑那大學月球與行星實驗室教授埃里克·阿斯普豪格(Erik Asphaug)在一份聲明中說﹕「斯普特尼克平原下方某個地方是另一個巨大天體的殘餘核心﹐冥王星從未完全融化它。」最新研究也為冥王星內部結構提供新線索。此前理論認為冥王星和太陽系外其它幾個行星一樣存在一個地下液態海洋。但新研究表明冥王星沒有地下海洋。
巴蘭坦還表示﹕「冥王星表面絕大部分由甲烷冰及其衍生物組成﹐覆蓋著水冰地殼﹐而行星心則主要充滿了氮冰﹐由於海拔較低﹐這些氮冰很可能在撞擊後迅速積累起來。」冥王星「心臟」東部也覆蓋著一層類似但薄得多的氮冰﹐科學家們還不清楚氮冰的來源﹐但很可能與斯普特尼克平原有關。
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