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《自然-地球科学》：证据支持冥王星的“热启动
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摘要：尽管这个矮行星的轨道远离太阳，位于太阳系寒冷的外围，但冥王星形成过程中新物质的积聚可能产生了足够的热量以产生液态海洋，该液态海洋一直持续到冰冷的外壳之下。冥王星形
尽管这个矮行星的轨道远离太阳，位于太阳系寒冷的外围，但冥王星形成过程中新物质的积聚可能产生了足够的热量以产生液态海洋，该液态海洋一直持续到冰冷的外壳之下。冥王星形成过程中这种由于新物质的积聚而产生了足够的热量，称为“热启动”，英语：Hot start.
发表在今天的《自然-地球科学》上的一篇论文提出，这种“热启动”与冥王星起源的传统观点形成了鲜明对比，冥王星的起源是一个冰和岩石球，其中放射性衰变最终可能产生足够的热量来融化的冰而形成地下海洋。
加州大学圣克鲁斯分校地球与行星科学教授弗朗西斯·尼莫说：“长期以来，人们一直在思考冥王星的热演化和海洋生存的能力。” “现在我们有了来自美国宇航局的“新视野”（New Horizons）任务的冥王星表面图像，我们可以将我们看到的图像与不同热演化模型的预测结果进行比较。”
研究人员解释说，由于水在冻结时会膨胀，在融化时会收缩，因此热启动和冷启动方案对冥王星的构造和由此产生的地表特征具有不同的影响。
“如果开始冷，冰在内部融化，冥王星就会收缩，应该在其表面看到压缩特征；而如果开始热，它应该随着海洋冻结而膨胀，应该在表面看到扩展特征，”“我们看到了很多膨胀迹象，但没有看到任何压缩迹象，因此，从液态海洋开始，这些观测结果与冥王星更加一致。”如图所示冥王星表面的伸展断层（箭头）表明矮行星冰冷的地壳膨胀，这归因于地下海洋的冻结。
冷启动冥王星的热构造演化实际上有点复杂，因为在逐渐融化的初期之后，地下海洋将开始重新冻结。因此，表面压缩会在早期发生，然后再进行最近的扩展。首先，扩展将贯穿冥王星的整个历史。
研究人员说：“冥王星上最古老的表面特征很难弄清楚，但看起来表面既有古代又有现代的延伸。”
下一个问题是是否有足够的能量使冥王星热启动。两种主要能源将是岩石中放射性元素的衰变释放的热量，以及新材料轰炸不断生长的原行星表面时释放的重力能量。
研究计算表明，如果所有引力能量都保留为热量，将不可避免地产生初始的液态海洋。但是，实际上，大部分能量会从表面辐射出去，特别是如果新材料的吸收缓慢发生的话。
首先，冥王星如何组合在一起对它的热演化非常重要。如果堆积速度太慢，则表面的热物质会将能量辐射到太空中，但是如果堆积速度足够快，热量就会被困在内部。
研究人员计算出，如果冥王星形成的时间少于3万年，那么它就开始炙手可热。相反，如果吸积发生了几百万年，那么只有大的冲击器将其能量深埋在地表之下时，热启动才有可能。
新的发现暗示，其他大型柯伊伯带天体也可能开始很热，并且可能有早期海洋。这些海洋可能一直存在到最大的物体中，例如矮行星阋神星（Eris）和鸟神星（Makemake）。
研究人员指出：“即使在远离太阳的寒冷环境中，所有这些世界也可能已经形成了快速而炎热的海洋。”
参考：Evidence for a hot start and early ocean formation on Pluto, Nature Geoscience，Published: 22 June 2020.
文章来源：《自然科学史研究》 网址: http://www.zrkxzzs.cn/zonghexinwen/2020/0709/361.html
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