冥王星的心脏之谜是如何解开的

2015年，新视野号发回了冥王星“心脏”的图像和一个引力之谜，现在可能已经被解开了。

别再给我们心形表情符号了，冥王星，我们仍然不会称你为行星。

图片来源：NASA/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究院

2015 年 7 月，当美国宇航局的新视野号宇宙飞船飞越冥王星及其卫星时，它发回了我们所掌握的第一张关于这颗矮行星的特写照片。随之而来的是一个谜团，一个终于被解开的谜团。 

照片显示冥王星表面有一个不寻常的心形结构，被称为“汤博区域”或“冥王星的心脏”，其西部面积相当于美国四分之一的面积。从那时起，这个结构就一直让天文学家感到困惑，主要是由于其高反射率的白色表面及其不清楚的起源。

一项新研究的主要作者、伯尔尼大学的哈里·巴兰坦博士在一份声明中解释说：“人造卫星平原的明亮外观是因为它主要充满了白色的氮冰，这些冰的移动和对流使表面不断变得光滑。” 。 “由于海拔较低，这些氮很可能在撞击后迅速积累。”

在这项研究中，伯尔尼大学的天体物理学家和国家研究能力中心 (NCCR) PlanetS 的成员进行了模拟，以解释造成这种特征的原因。

此前有人认为，这一特征是撞击的结果，因为在其他世界上也看到过类似的结构，并被潮汐力和旋转力重塑。然而，这个模型只有在存在正重力异常，或者重力比我们通过观察该区域的质量所预期的重力更大的情况下才有效。 

地球上存在重力较高和较低的区域，是由附近质量较高或较低的结构（例如山脉或俯冲板块）造成的。当我们无法通过观察当地地形来解释某个区域的重力时，这被称为重力异常。尽管这听起来很戏剧性，但它真正意味着我们还没有找到解释我们所看到的重力的缺失质量（或缺乏质量）。 

就冥王星心脏而言，有人认为，如果该区域的重力比看上去的要高，那么它可能是由远古撞击造成的。一个团队表示，我们的预期和所看到的差异可以用地下海洋来解释，它提供了正重力异常。

然而，在新论文中，研究人员发现他们的模型可以解释心脏的结构，而不需要地下海洋。 

“在我们的模拟中，冥王星的所有原始地幔都被撞击挖掘出来，当撞击者的核心物质溅到冥王星的核心上时，它会产生局部质量过剩，这可以解释在没有地下海洋的情况下向赤道的迁移，或者最多是伯尔尼大学的马丁·尤茨博士解释说，“人造卫星平原的细长形状强烈表明，这次撞击不是直接的正面碰撞，而是倾斜的撞击。”

使用平滑粒子流体动力学（SPH）模拟软件，该团队改变了撞击的角度、速度和大小，并改变了冥王星的成分。研究小组发现，当冥王星受到宽约 730 公里（450 英里）的冰岩物体低速撞击时，该模型最适合。

“冥王星的核心非常冷，以至于尽管撞击产生热量，岩石仍然非常坚硬并且没有融化，并且由于撞击角度和低速度，撞击器的核心没有沉入冥王星的核心，而是保持完整巴兰坦补充道。

就像地球可能包含古老的忒伊亚行星一样，冥王星较小的撞击物可能仍然存在。

“人造卫星下方的某个地方是另一个巨大天体的残余核心，”合著者、亚利桑那大学的埃里克·阿斯普豪格教授补充道，“冥王星从未被完全消化。”

该研究发表在《自然天文学》上。