冥王星的“沙丘”不是用沙子制成的-它们是冷冻甲烷的颗粒



2015年7月, 新视野号星际站的历史首次降落经过冥王星。 在飞行过程中,探测器收集了冥王星表面,其组成,大气层和卫星系统的大量数据。 他还向我们展示了冥王星“心脏”,冰冻的平原,山脉和神秘的“ 多刺的平原 ”的惊人照片。

这些奇怪的特征首先证明了冥王星的表面与地球和内部太阳系的其他行星有多少不同。 有趣的是,他们还展示了这个遥远的世界与地球的相似之处。 例如,在一项新研究中,处理从新视野获得的图像的组科学家注意到,冥王星表面的“沙丘”类似于地球的沙丘。

这项研究被称为“冥王星上的沙丘”,最近发表在《科学》杂志上。 它由普利茅斯大学自然地理学教授Matthew Telfer领导,科隆大学的地质学家Eric Partely和杨百翰大学的Jani Radebauch参加了会议。


人造卫星平原上的小斑点由于与深色“风带”垂直,因此被认为是横向沙丘

他们得到了SETI研究所Carl Sagan中心,NASA艾姆斯研究中心,洛厄尔天文台,西南研究所,国家光学天文台,麻省理工学院,约翰·霍普金斯大学应用物理实验室和许多其他大学的协助。

地球上的沙丘是由风吹走的沙子形成的,在沙漠或海滩沿线形成重复的山脊。 在河流和冲积平原上也观察到了同样的现象,在那里水最终离开了矿床。 在所有这些情况下,沙丘的出现都是由于固体颗粒在移动介质(空气或水中)中的传输。 在地球之外,在火星,土卫六甚至在丘留莫夫-格拉西缅科彗星上都观察到了这种现象。

但是,在研究从“新视野”探测器获得的图像时,T​​elfer及其同事注意到了冥王星上人造卫星平原上的类似地层。 这个区域形成了心形的通博地区的西部,实际上是一个巨大的冰库。 研究人员已经注意到,它的表面似乎由不规则的多边形组成,这些不规则的多边形由凹陷界定,这可以作为对流细胞存在的标志。

正如Telfer博士通过邮件向我们解释的那样:

“在开始的第一天,我们就注意到了类似沙丘的特征,但是随着时间的流逝,并且随着越来越多的图像的接收,它们中的大多数变得越来越难以令人信服。 但是,每次通过都会使一个区域更具说服力。 我们报告的是关于她的。”

另一个有趣的功能是沿着一个方向排列的几千米长的暗流。 Telfer团队发现的功能同样有趣-它们看起来像沙丘垂直于风条纹延伸。 这表明沙丘是横向的-由于沙漠中的长风而产生。


来自“新视野”探测器的图像显示了冥王星表面上被视为沙丘的图案。

为了确定这种假设的合理性,研究人员建立了模型,考虑了这些沙丘可能组成的颗粒类型。 他们得出的结论是,易受典型风影响的颗粒可能由甲烷或氮气冰组成。 然后,他们模拟了冥王星风的物理过程,它从人造卫星平原周围的山坡上降下来时会吹得更厉害。

但是,他们还确定冥王星上的风不能足够强到无法独立移动这些粒子的程度。 在此过程中,升华起着重要作用-当表面冰在被阳光加热时从固相转变为气相时。 这样的过程将提供垂直向上作用的力,这对于从某个地方提起粒子是必不可少的,之后冥王星的风已经可以将它们携带并散布在表面上。

正如Tefler解释的那样,由于他的团队获得了巨大的支持,使得这一结论成为可能,其中大部分是由地质,地球物理学团队提供的,并获得了New Horizo​​ns任务的图像:

“在进行了使我们确信它确实是沙丘的空间分析之后,我们获得了与科隆的Eric Parteli一起工作的绝佳机会; 他在模型上向我们展示了只有在颗粒首先向空中升起时才应形成这种沙丘。 New Horizo​​ns团队为我们提供了很多帮助,并指出,在冰的升华过程中,混合的氮气和甲烷冰应该可以提升甲烷冰粒。”


比较冥王星,地球和火星上沙丘的特征

这项研究不仅证明了冥王星(太阳系中最遥远的物体之一)与地球的相似之处,还证明了其表面的活跃程度。 “这不仅向我们展示了冥王星的表面会影响其大气,而且还会产生相反的效果,”特尔弗说。 “到目前为止,我们发现了一个非常活跃的行星表面,位于太阳系中。”

此外,了解在冥王星条件下沙丘如何形成将有助于科学家解释他们在太阳系其他地方发现的相似特征。 例如,美国宇航局计划在未来十年内向泰坦派遣一个任务,以探索其许多有趣的表面特征,包括沙丘。 同样,许多任务被派去研究红色星球,直到人们在2030年代飞往那里。

了解这些形成的方式将有助于我们了解行星的动力学,并回答有关其表面发生的过程的更深层问题。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN417013/


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