科学家发现冰冷矮行星内地热活动的证据

由西南研究所共同领导的一个研究小组在位于柯伊伯带的冰冷矮行星阋神星和鸟神星内发现了热液或变质活动的证据。在其表面检测到的甲烷在其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明显不同。

“我们在凉爽的地方看到了炎热时期的一些有趣迹象，”SwRI的克里斯托弗·格莱因(ChristopherGlein)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。

“我参与这个项目时认为大型柯伊伯带天体(KBO)的古老表面应该充满了从原始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。相反，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)给出了我们感到惊讶。我们发现证据表明阋神星和鸟神星内部的热过程会产生甲烷。”

柯伊伯带是太阳系边缘海王星轨道之外一片巨大的甜甜圈状冰体区域。阋神星和鸟神星的大小与冥王星及其卫星卡戎相当。这些天体可能形成于太阳系历史的早期，大约45亿年前。柯伊伯带天体远离太阳的热量，被认为是冰冷、死亡的物体。

詹姆斯韦伯太空望远镜最新发表的研究成果首次观测到阋神星和鸟神星表面的同位素分子。这些所谓的同位素体是含有具有不同中子数的原子的分子。它们提供了有助于理解行星演化的数据。

JWST团队测量了矮行星表面的成分，特别是甲烷中氘(重氢，D)与氢(H)的比率。人们相信氘是在大爆炸中形成的，氢是宇宙中最丰富的原子核。行星体上的D/H比可提供有关含氢化合物的起源、地质历史和形成途径的信息。

“相反，D/H比指出了内部深处产生的甲烷的地球化学起源。D/H比就像一扇窗户。我们可以在某种意义上使用它来窥视地下。我们的数据表明，地下深处的温度升高。“这些世界的岩石核心，以便可以烹制甲烷。也可以产生分子氮(N2)，我们在阋神星上看到了它。热核心也可能表明其冰冷表面下存在液态水的潜在来源。”

在过去的二十年里，科学家们了解到，冰冷世界的内部进化程度可能比以前认为的要高得多。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成分之一。

阋神星和鸟神星内部存在水海洋的可能性是科学家们将在未来几年研究的问题。如果其中任何一个适合居住，那么它将成为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标使他们朝这个方向迈出了一步。

威尔·格伦迪博士说：“如果阋神星和鸟神星在它们的岩石核心中存在，或者可能仍然存在温暖的、甚至炽热的地球化学，那么低温火山过程可能会将甲烷输送到这些行星的表面，也许是在地质学上最近的时期。”洛厄尔天文台的天文学家，格莱因的合著者之一，也是一篇配套论文的主要作者。

这项工作是行星科学范式转变的一部分。人们越来越认识到，寒冷、冰冷的世界内心可能是温暖的。为这项研究开发的模型还指出土星卫星土卫六上形成了地热气体，土卫六也含有丰富的甲烷。此外，阋神星和鸟神星上意外活动的推断强调了内部过程在塑造我们在大型柯伊伯带天体上看到的情况的重要性，并且与冥王星的发现一致。

格莱因说：“在新视野号飞越冥王星系统之后，随着这一发现，柯伊伯带在容纳动态世界方面变得比我们想象的更加活跃。”“现在开始考虑发送一艘航天器飞越其中另一个天体，将JWST数据放入地质背景中还为时不早。我相信，等待着我们的奇迹将会令我们震惊。”

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