科学家发现冰冷矮行星上地热活动的证据

由西南研究所共同领导的一个团队在冰冷的矮行星厄里斯和马克深处发现了热液或变质活动的证据（艺术插图）。阋神星和鸟神星位于柯伊伯带，柯伊伯带是太阳系边缘海王星轨道之外的一个巨大的环形冰区，大小与冥王星及其卫星卡戎差不多。致谢：uux.cn/西南研究院

据西南研究院报道：由西南研究院共同领导的一个团队在位于柯伊伯带的冰冷矮行星阋神星和马尔卡克上发现了热液或变质活动的证据。在地表检测到的甲烷在岩石核心中具有温暖甚至炽热的地球化学迹象，这与彗星的甲烷特征截然不同。

“我们在较凉爽的地方看到了温暖时期的有趣迹象，”西南研究院大学的克里斯托弗·格林博士说，他是行星地球化学专家，也是有关这一发现的论文的主要作者。

“我进入这个项目时认为，大型柯伊伯带天体（KBO）应该具有古老的表面，充满了最初从太阳星云继承的物质，因为它们的冷表面可以保存甲烷等挥发物。”相比之下，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）给了我们一个惊喜：我们发现了阋神星和鸟神星内部热过程产生甲烷的证据。”

柯伊伯带是太阳系边缘海王星轨道之外的一大片环形冰区域。阋神星和鸟神星的大小与冥王星及其卫星卡戎的大小大致相同。这些物体可能形成于太阳系历史的早期，大约45 亿年前。由于柯伊伯带天体距离我们的太阳辐射太远，因此被认为是一个冰冻、死亡的物体。

JWST研究的最新结果是首次在阋神星和马克马克表面观察到同位素分子。这些所谓的同位素是含有不同中子数原子的分子。它们提供的数据可以帮助我们了解行星的演化。

詹姆斯韦伯太空望远镜团队测量了矮行星表面成分中氘与氢的比例，特别是甲烷。氘被认为是在大爆炸中形成的，氢是宇宙中最丰富的原子核。行星体的D/H 比可以提供有关其含氢化合物的起源、地质历史和形成途径的信息。

瑞士研究院的科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据来模拟地下地热过程，这可以解释甲烷如何出现在厄里斯和马克马克的表面。这两颗矮行星位于遥远的柯伊伯带。该图片指出了三种可能性，包括液态水可能存在于太阳系边缘远离太阳光线的冰块中。致谢：uux.cn/西南研究院

格林说：“我们在JWST 观察到的适度的D/H 比率掩盖了这样一个事实，即古代地表存在原始甲烷，而其D/H 比率要高得多。” ”

“相反，D/H 比表明甲烷是在地球深处产生的。D/H 比就像一扇窗户：我们可以用它来观察地下。我们的数据显示这个世界的岩石核心“这个表明它更温暖，因此甲烷可以被加热。它还可以产生分子氮（N2），这可以在阋神星上看到。热核还可能表明冰冷表面下液态水的潜在来源。”

在过去的二十年里，科学家们发现冰冷世界的内部比之前想象的要进化得多。在几个冰冷的卫星上发现了地下海洋的证据，例如土星的卫星土卫二和木星的卫星欧罗巴。液态水是决定行星潜在宜居性的关键因素之一。

科学家们将在接下来的几年里研究阋神星和鸟神星上存在海洋的可能性。如果它们中的任何一个适合居住，那将是我们太阳系中可能存在生命的最遥远的世界。寻找内部驱动过程的化学指示剂已经朝这个方向迈出了一步。

威尔·格伦迪说：“如果阋神星和马克马克的岩石核心曾经存在，或者可能仍然存在温暖甚至炽热的地球化学现象，那么最近的地质学上，低温火山过程可能会将甲烷带到这些行星的表面。”医生说：格林的合著者和配套论文的主要作者之一是洛厄尔天文台的天文学家。

“我们发现碳同位素比(13C/12C) 表明相对较新的表面重建。”

这项研究是行星科学范式转变的一部分。人们越来越意识到我们寒冷的世界可以变得温暖。为本研究开发的模型还指出了土星富含甲烷的卫星土卫六上地热气体的形成。此外，关于阋神星和鸟神星意外活动的推论与冥王星的发现一致，强调了内部过程在塑造我们在大型柯伊伯带天体中所看到的现象的重要性。

格林说：“新视野号飞越冥王星系统后的发现表明，柯伊伯带在容纳动态世界方面比我们想象的要活跃得多。” “现在开始考虑发送航天器飞到其他物体旁边，将JWST 数据放入地质背景中还为时不早。我相信我们会对等待着我们的奇迹感到惊讶。”

该论文发表于期刊《伊卡洛斯》。