

也许我们对冥王星的看法是错误的。行星、矮行星——这种语义上的争论可能无关紧要,因为实际上……冥王星可能真的是一种巨大的彗星?在本周发表在《Icarus》杂志上的一篇论文中,西南研究所的科学家们提出了一个新理论,认为冥王星可能真的只是由无数彗星聚集而成。数十亿颗。
科学家们通常认为冥王星是以行星的常规方式形成的:在太阳系早期,岩石核心在大量气体和尘埃中形成,引力逐渐吸积了越来越多的物质,最终形成了一个我们现在称之为冥王星的小球体。但20世纪90年代以来,在柯伊伯带发现的其他类似冥王星的冰质小天体,暗示着它们可能有着某种更独特、共同的起源故事有待揭开。
“目前的范式是,太阳系外围的天体是由岩石和冰的吸积形成的,”西南研究所的科学家、这篇新论文的首席作者克里斯托弗·格莱因说道。“我们认为彗星是形成更大天体的剩余构成部分,此前,有人怀疑冥王星可能也是由彗星构成部分形成的,但我们没有足够的数据来真正检验这一点。这项研究正试图在这方面迈出下一步。”
这项研究的数据来自两个来源:新视野号任务,科学家们能够观测到冥王星上一个富含氮的冰川,称为斯普特尼克平原;以及欧洲空间局的罗塞塔号航天器(RIP)研究的彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科的化学成分。该论文的作者发现,这个冰川的氮含量与根据其他模型预测的,如果冥王星是由像67P这样数十亿颗彗星混合形成的话,其氮含量是相似的。
“我们首先利用了新视野号的信息,”格莱因说,“来估算冥王星上有多少氮以及有多少氮已经逃逸到冥王星大气层中,”设定了一个理论模型的目标限制。“然后,我们使用了罗塞塔号提供的氮丰度,并将其按比例放大到冥王星的质量。真正有趣的是,这两种方法得到的值非常吻合。”
这种新的“巨型彗星”模型令人震惊,但发现冥王星有大气层,以及其可能拥有地下海洋的迹象,也同样令人震惊。但为了安全起见,研究人员还开发了一个他们称之为“太阳模型”的模型,该模型表明冥王星是由含有与太阳中氮含量相似的冷冰形成的。“太阳模型提供的氮比我们在冥王星上看到的要多得多,”格莱因说。“但是,我们不能排除这个模型,因为我们对冥王星大气层在其历史过程中逃逸了多少氮缺乏详细的了解。”新视野号“只是一个时间快照”,我们无法知道数十亿年来氮的含量是如何变化的。
像所有奇特的新想法一样,这个想法还远非无懈可击。格莱因表示,该模型最大的局限性在于,新视野号在冥王星上探测到的出一氧化碳含量相当低,尽管彗星通常携带大量一氧化碳。这其中大部分可能已经深埋在斯普特尼克平原之下,所以新视野号显然无法在表面探测到,而且地下海洋也可能导致一氧化碳的分解。“我认为后一种假设尤其耐人寻味,因为新视野号的其他证据表明存在这样的海洋,”他说。
此外,尽管格莱因认为大多数科学家都对这项研究持欢迎态度,但他承认有些人对“巨型彗星”的说法提出了异议。“我并不是说冥王星是一颗彗星,”他说,“而是它的组成可能与一个超大号彗星的模型有关。”这里有很多细微之处,如果不能仔细解释,很容易被忽略。
最终,确认或证伪这一新理论的唯一方法将是直接研究冥王星。这意味着要超越新视野号这样的飞掠任务,而是发送一个轨道器——甚至可能是一个着陆器——到冥王星。格莱因出于显而易见的原因,投票赞成降落在斯普特尼克平原,在那里我们可以采集一些冰冷的冰川样本,并用质谱仪进行分析。这样一项任务短期内很难获得批准,但新视野号的成功意味着重返冥王星的呼声只会越来越高。