對《新視野》2015年冥王星飛躍所收集數據的最新分析表明,有類似地球的雪山和甲烷冰製成的冰川的潛力的證據。
當冬季的降臨,地球的山峰也被冰雪覆蓋,它們看起來似乎與距離太陽32億英里遠的地球山脈景象並無二致。2020年10月13日發表在《自然》雜誌上的一篇論文描述了冥王星。該研究的作者提出,冥王星東部Cthulhu地區的Pigafetta和Elcano Montes存在一些雪頂。
與陸地上的高山景觀驚人的相似。以上發現的數據都由遠程偵察成像儀和多光譜可見成像相機在2015年收集,而這些設備都在NASA的New Horizons太空飛行器上。
Tanguy Bertrand是美國宇航局Ames Research Center的博士後研究員,也是這項研究的帶頭人,他解釋了研究團隊如何得出冥王星與地球相似的結論:
我們分析了從表面獲取的光譜,通過實驗室的模型擬合這些光譜,從而了解表面的成分。
這並不是第一次從「新視野」號的數據中發現冥王星表面的冰質。2017年,GlacierHub報導了在冥王星的Tartarus Dorsa區域發現了冰磧星(penitentes),冰磧星是由凍結的甲烷和氮組成的鋸齒狀尖頂。然而,這一新發現是迄今為止我們所獲得的最完整的地貌圖像,
雖然Pigafetta和Elcano Montes的冰山峰看上去與地球的雪山相似,而在冥王星上形成冰的過程與在地球上形成冰的過程截然相反。
隨著時間的流逝,積雪形成了地球上的冰川和冰原。 海拔越高,地球溫度越低,因此高聳的山峰保持寒冷,積雪成冰。而在冥王星上,大氣層稀薄,表面始終保持寒冷,當太陽溫暖它稀薄的大氣層時,溫度反而會隨著海拔的升高而升高。
冥王星上的冰不是由水形成的,而是由凍結的甲烷(有時是氮氣)氣體行成的。冥王星不具備地球上的天氣條件,所以它既不下雪也不颳風。冥王星的冰不是來自雪,而是由甲烷霜形成的,甲烷霜是水蒸氣直接凝結而成的。
這是來自2015年來自新視野飛越的圖像,以及Pigafetta Montes的放大圖像。 右側的彩色部分表示發現甲烷冰的區域。 圖片來自NASA Ames研究中心。
在溫暖、高海拔區域,冥王星的大氣含有更多的氣態甲烷。 這使氣體直接飽和並凍結在足夠高的山頂,從而形成富含甲烷的區域。
當甲烷霜在冥王星的高峰上積聚時,很可能會積聚成厚實的冰,就像地球上的積雪一樣。但在地球上,冰是會融化的,而在冥王星,唯一能分解冰的因素是升華,即一種物質(在這種情況下是甲烷)直接從固態變為氣態的過程。目前尚不清楚冥王星山冰的確切厚度,但很可能累計的冰比升華的冰多。
冥王星上可能有厚厚的甲烷冰層,但是它們能像地球上冰川那樣移動嗎? 在重力作用下,地球上的冰川會被觸發滑動從而形成冰川。 冥王星上的厚冰要符合冰川的標準,就需要發生相同的下坡運動。 一定質量的冰才能觸發下坡運動,而冥王星的條件極有可能使這一積累過程變得緩慢。
儘管目前尚不清楚Pigafetta和Elcano Montes區域甲烷冰的當前厚度,但行星科學研究所的資深科學家Jeffery Kargel估計,在冥王星的低引力作用下(這僅是地球引力的6%),冰需要 大約100米(330英尺)厚度才能被觸發下坡流動。
在冥王星上,累積的冰層長時間覆蓋在星球表面。卡格爾報告冰川中心,冥王星年可能會增加5毫米的甲烷冰,要形成100米厚的甲烷冰川,大約需要20000冥王星年(接近500萬地球年)的時間。與之相反,在地球上短短100年的時間裡就可以積累起足夠形成冰川的降雪量。
儘管在冥王星上形成冰川需要很多年的時間,但是伯特蘭和卡格爾都認為,這顆矮行星上可能確實存在冰川。卡格爾表示,在宇宙和我們所處的太陽系中,以某種化學形式發生的冰川作用可能並不罕見。冰川作用會使大量由大氣輸送而來的冰磧物,在重力作用下流動。
如果冥王星存在冰川的話,這將不是第一例被發現的外星冰川:美國宇航局早在10多年前就發現了火星上存在冰川的證據。火星離地球更近,人們對它的地表外貌和地理位置了解得更多,火星在地球人的想像中一直占有一席之地,「紅色星球」和火星人的故事多年來一直是流行文化的一部分。
此外,皮加菲塔和埃爾卡諾·蒙特斯在關於冥王星的研究發現中提出了一個新觀點:距地球遙遠的系外行星可能仍與我們的母星有一些相似的特徵。
冥王星,處在離太陽系的最遠的位置,在」新地平線號「任務之前,人們對冥王星的表面知之甚少。隨著新地平線號傳回的冥王星的山脈圖像,讓人聯想到落基山脈或喜馬拉雅山脈。至此,飛船新視野號已經飛行了 9.5 年,然而,冥王星的對地距離遠不止於此。
最後,新地平線號在2015年飛躍冥王星時收集到的數據分析表明,冥王星上由甲烷冰構成的『雪山』,與地球上阿爾卑斯山的陸地景觀極為相似。