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2025-01-16 01:31:00
新模型表明冥王星和冥卫一是由一次巨大的撞击形成的，这暗示着冥王星上正在进行的地质活动和隐藏的海洋。这张冥王星（右下）和卡戎（左上）的增强彩色图像合成图是由 NASA 的新视野号航天器于 2015 年 7 月 14 日穿过冥王星系统时拍摄的。冥王星和卡戎的相对大小大致正确，但它们真正的分离并不是按比例的。图片来源：NASA/JHUAPL/SwRI
最近的模拟将冥王星及其卫星卡戎的形成与一次巨大的撞击联系起来，类似于地月起源，强调了冥王星冰冷表面下潜在的地质活动和海洋。
美国宇航局西南研究所的一名博士后研究员开发了先进的模型，表明冥王星及其卫星卡戎可能以类似于地月系统的方式形成。在这两种情况下，月球与其宿主体相比都异常大，这一特征在太阳系其他地方并不常见。这种形成情景也支持冥王星具有活跃地质甚至隐藏的地下海洋的可能性，尽管它位于太阳系边缘的寒冷位置。
领导这项研究的 Adeene Denton 博士发表在 自然地球科学，解释说，“我们认为地月系统是在一个火星大小的物体撞击地球时启动的，并导致了我们大月球的形成。相比之下，火星有两个看起来像土豆的小卫星，而巨型行星的卫星只占其整个系统的一小部分。”
冥王星和卡戎亲吻捕获时的快照。图片来源：Robert Melikyan 和 Adeene Denton
宇宙碰撞模拟的进展
2005年，SwRI副总裁Robin Canup博士进行了模拟，首次证明冥王星-卡戎对可能起源于一次巨大的碰撞。然而，那些简化的早期模型将碰撞材料视为无强度的流体。在过去五年中，冲击形成模型的进步包括材料强度特性。将这些信息整合到冥王星的模拟结果中，其表现就像它有一个被冰覆盖的岩石核心，这显着改变了结果。
SwRI 将先进的模型应用于太阳系边缘附近的冥王星和卡戎的撞击形成过程。当原卡戎撞击原冥王星时，它们都保持结构完整性并最终分离，很可能保留了两个天体的古老结构。内部结构可能相当古老。冥王星和卡戎之间可能交换了一些物质，但并没有向太阳系损失大量物质。图片来源：SwRI/Denton 等/2025
冥王星-卡戎撞击的独特机制
当冥王星和卡戎相撞时，它们会粘在一起形成雪人的形状。它们作为一个整体旋转，直到冥王星将卡戎推入稳定轨道。
“大多数宇宙碰撞都是我们所说的肇事逃逸，即撞击物撞击行星并继续前进，”丹顿继续说道。 “或者撞击者撞击行星，然后它们合并，这称为擦伤合并。对于冥王星-卡戎系统，我们有一个新的范例，两个天体撞击然后粘在一起，但不会合并，因为它们的行为就像岩石和冰一样。”
对冥王星地质和其他卫星的影响
冥王星和卡戎之间可能交换了一些物质，但并没有向太阳系损失大量物质。冥王星更大，开始和结束时的岩石比冰多得多，而卡戎较小，大约有 50% 的岩石和 50% 的冰。这些天体保持了结构完整性并最终分离，很可能保留了两个天体最初形成于柯伊伯带的古老结构。内部结构可能相当古老。
“这种碰撞情景支持了其他卫星的形成，例如冥王星的其他四颗微小的块状卫星，”她说。
这个新模型告诉我们撞击可能是如何发生的，但没有告诉我们何时发生，这一点很重要，特别是因为冥王星被认为是地质活跃的，并且在其冰冷的表面下可能有液态海洋。
丹顿说：“即使冥王星一开始非常寒冷（从太阳系演化的角度来看这更有意义），巨大的撞击以及随后分离后产生的潮汐力也可能会导致海洋的形成。” “这对整个柯伊伯带有着相当大的影响，因为 10 个最大的柯伊伯带天体中有 8 个与冥王星和卡戎相似。”
有关这项研究的更多信息，请参阅“亲吻与捕获：永远束缚冥王星和卡戎的冰冷碰撞”。
参考文献：“捕获冥王星周围的古代卡戎”，作者：C. Adeene Denton、Erik Asphaug、Alexandre Emsenhuber 和 Robert Melikyan，2025 年 1 月 6 日， 自然地球科学。
DOI：10.1038/s41561-024-01612-0
#冥王星和卡戎是如何从一次巨大的碰撞中诞生的