冥王星的卫星，卡戎的红帽，是由冰火山形成吗？

奇特的“火山”，竟然给卡戎带上了小红帽？

冥卫一，冥王星最大的卫星。

在它的北面有一个不寻常的红色帽子，看起来像干燥的红油漆或血液。

它是如何形成的?

一种新的假说认为，冰火山的爆发释放出甲烷，形成了卡戎的红帽，然后在太阳辐射、宇宙射线下变成了红色的托林。

宇航局的新视野号飞船在2015年飞越冥王星时拍摄了这张照片。

（图片来源：NASA/ JHUAPL/ SwRI）

世界未解之谜 — — 卡戎的红帽子

冥卫一与许多其他小型岩石卫星相似，它有着灰色的表面布满山谷和许多陨石坑。

然而，它确实有一个独特的特点。在它的北极有一大片红色的斑块，看起来几乎像干漆，甚至是血。

2015年，宇航局新视野号飞船经过了冥王星及其卫星，也发现了这个有趣的特征。

科学家们知道这个“补丁”是由一种叫做托林的有机化合物组成的，但关于它的路程轨迹，仍有争议。

科学家们将这片红色的区域命名为魔多马克拉，没错，魔多就是J.R.R.托尔金在《指环王》中的黑色的土地。

但是在这种情况下，它是红色而不是黑色的。

它“看起来”有点像月球北极的红色冰帽，但并不是冰— —它是由有机托林组成的。

托林是由太阳紫外线或宇宙射线照射的简单含碳分子(如二氧化碳、甲烷或乙烷)形成的。在冰质天体上很常见，尤其是太阳系外。

或许，它们也可以在太阳系外行星和卫星的大气中被发现，那便会以气溶胶的形式出现。在这种情况下，分子就是甲烷。

正如论文所指出的，在冥卫一的南面，也可能有类似的特征。

那里，存在冰火山爆发？

甲烷分子来自冥王星，并冻结在冥卫一的北极表面，因此，卡戎稀薄的甲烷季节性激增也起了作用。

然而，曼腾和她的同事现在提出了一种不同的情况。

卡戎在其南半球有一个巨大而光滑的冰原，被称为火神平原，古冰火火山爆发，可能创造了冰原。

所以，研究人员想知道这些火山喷发可能释放了多少甲烷。

如果我们“逆向”引用他的话:

“最终，气体粒子会在卡戎表面跳跃，一定有一组方程可以用来随机追踪这些甲烷粒子的情况。”

该文件指出 - - “假设，这些包括卡戎在内的天体上挥发物，有一个内生的来源，卡戎表面广泛的冰火山喷发了大量的甲烷，其中一部分迁移到两极，并被加工成新型观测到的托林。”

算一算～甲烷粒子的运动

研究人员模拟了1000个甲烷分子分散过程。

通过计算，我们知道了，确实有足够的甲烷在那段时间释放出来，形成了红色的冰帽。

甲烷分子找到了在冥卫一两极的陷阱，同时留下了一层冰冻的甲烷。

科学家们估计，在现在被称为“魔多”的地区，这一层可能有9米深。

如托林斯从冥王星出发的情景一样，太阳辐射和宇宙射线，会分解甲烷的顶层 — — 这个过程将它们转化为深色的托林。唯一的区别是甲烷分子来自冥卫一的冰火山，而不是冥王星。

新视野号在2015年观测到的冥王星(左)和它最大的卫星冥卫一(右)。这张照片是新视野号于2015年7月13日和14日拍摄的照片。图片来自NASA/ JHUAPL/ SwRI。

火山喷发，如何产生卡戎的红帽的?

如果卡戎上的确曾经发生过冰火火山喷发，那又如何发生的呢？又是如何产生红帽的呢?

正如研究人员所说 — — 与卡戎以前的海洋有关。

科学家们认为，这颗卫星曾经有过一个地下海洋，就像太阳系外的其他一些冰卫星一样(冥王星可能仍然有一个哦)。

然而，海洋可能在大约40亿年前就结冰了。

我们都知道，水结冰时，体积会膨胀。

这意味着，地表下的冰很可能已经穿过了卡戎的地壳。

因此，火山爆发时，冰冲破地壳，来到表面。

再次“逆向”引用Menten的话: “剩下的海洋，可能比开始的时候要小得多，受到了膨胀的冰带来的压力。所以，由于它被加压，裂缝一直延伸到地表。可能会发生火山爆发。”

事实上，不断膨胀的冰的确可能在卡戎表面造成了我们看到的巨大裂缝。

喷发？到底是谁？冰or熔岩？

然而，这些火山的爆发并不像我们在地球上想象的火山爆发。

它们是冰的喷发，而非热熔岩。

在冥卫一上，“熔岩”是一种厚且缓慢移动的冰状流体。

大部分涌出的冰以一公里厚的冰原覆盖了卡戎的南半球。

研究人员将它们与冰岛火山爆发进行了比较，他们估算冰火山时期持续了大约100万年。

这张图描述了在新假说中，甲烷粒子从冰火山喷发到地表后如何到达卡戎北极：魔多是卡戎北极的红帽，太阳辐射和宇宙射线将甲烷粒子变成红色的托林。

（图片来源Nature Communications开放获取/知识共享归属4.0国际许可)。

火山甲烷

截止目前，我们仍不确定释放出来的冰中是否含有甲烷。

但如果确实如此，研究人员估计，火山爆发将释放约1000亿吨的气体，那么到目前为止，大部分甲烷应该已经到达了冥卫一的两极（约占97%）。

不过，冥卫一的内部很可能有甲烷，原因是...冥王星有。

科学家们认为，冥王星和卡戎是由同一团原始物质构成的。

冰火山在太阳系外很常见?

这些发现还支持了一种可能——冰火山在太阳系外的小型冰质天体上很常见。

Menten说: “我们可以从地球上的望远镜观测中看出，它们表面的许多部分都检测到甲烷或甲烷产物。冰火山作用可能是一个很持久的过程，也可能是我们从地球观测中探测到的甲烷的来源。”

因此，就像“热”火山活动在火星、地球和金星等离太阳较近的岩质行星上很常见类似，“冷”火山活动同样可能在更远的较冷星球上频繁发生。

2015年7月14日，新视野号拍摄到冥王星上的一座冰火山。

一项新的研究表明，冥王星最大的卫星，冥卫一，可能也有冰火山，创造了它不寻常的红帽。

（图片来源：NASA/ JHUAPL/ SwRI）

卡戎红帽 有待更多的观测！！！

我们需要对冥卫一的红帽进行更多的观察，才能完全了解它。

正如前指出，随着时间的推移，托林斯变得越来越阴暗。

如果魔多有大约20亿年的历史，那么它现在应该是黑色的（就像《指环王》里那样）。

但它不是，它仍然是红色的，那么一个可能的答案是，陨石逐渐侵蚀了顶层。

如此一来，它们完全可以暴露出下面更红的地形；或者，来自冥王星的甲烷气体可以补充卡戎北极的甲烷粒子。

在这种情况下，之前的假设和这个新的假设都可能是正确的。

下一步，Menten和她的团队将研究卡戎的地质历史，以寻找更多线索。

Menten说: “这个建模和地质分析项目，是关于冥卫一冰火山活动的最后一步。但我认为，接下来我们要关注的是内部发生了什么，看看如何产生足够的压力使表面开裂。”

太阳系其他地方，还有托林吗！？

了解卡戎上的托林，也将帮助科学家更好地了解太阳系外其他“托林天体”，包括Makemake, Sedna和柯伊伯带天体。这类天体通常也是红色的，就像卡戎的北极一样，特别是塞德娜，她看起来是完全深红色的。

而且，其中一些小世界可能仍然有内部海洋，是可能显示冰火山作用的证据:

“未来的宇宙飞船访问像Makemake或Sedna这样的天体，可能会观察到冰火山在表面存在广泛的证据，其形式是光滑的叶状平原，类似于在卡戎上观察到Vulcan Planitia平坦平原，而像Eris这样的天体可能更像冥王星，可能存在现今的海洋，就不会有火山平原。”

总结:为什么冥王星的卫星冥卫一顶部看起来是红色的帽子? 普渡大学研究人员的一项新研究表明，是冰火山爆发创造的。

BY:Paul Scott Andersonand

FY:Alina Zhu

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