在科学中,一个发现往往会带来更多的问题和谜团。对于矮行星谷神星的冰火山来说,情况确实如此。当黎明宇宙飞船在谷神星的表面上发现了名为Ahuna Mons的大型冷冻火山时,它引发了更多的问题:谷神星是如何在寒的环境下活跃的?而且,为什么我们只看到一个?


矮行星谷神星是一个特殊的东西。它是唯一被宇宙飞船仔细观察的矮行星,也是唯一被如此仔细研究的低温火山活动体。美国宇航局的黎明飞船在2015抵达Ceres后,参观小行星维斯塔。2016,美国宇航局的科学家揭示了Ceres上有一个巨大的冰冻火山。

黎明号的观测揭示了关于4公里高的Ahuna Mons的一些有趣的现象:从地质学上讲,它非常年轻。它只有2亿岁,而Ceres本身只有45亿岁。虽然Ahuna Mons不再活跃,但它在最近的活动中是活跃的。Ahuna Mons的年轻,以及它是唯一可见的冰火山,这对科学家来说是一个谜。如果一颗行星处于43亿年的休眠状态,然后突然只在一个地方爆发,那将是非常奇怪的。

一定有其他的冷冻火山,但它们在哪里?

由科学家Michael Sori领导的亚利桑那大学(UA)的一项研究有助于解释谷神星冰山火山之谜。Sori和他的共同作者,来自UA,Ali Bramson和Shayne Byrne,发现谷神星上的冰火山仍在积极地喷出足够的物资,每年喷出的物资足够填满一个电影院。他们的研究也解释了为什么我们在谷神星表面看不到任何旧火山遗留物。

根据该论文,任何古老冰火山的遗迹证据都被称为“粘性松弛”的过程所抹去。粘性物质就像水一样流动。蜂蜜和番茄酱等较稠的液体也是粘性的,只是它们需要更长的流动时间。冰也是粘性的,地球上的冰川也证明了这一点。

谷神星主要组成是岩石和冰,因此Sori和他的团队推测,由于冰/岩石的粘性,古老的火山遗迹逐渐松弛,失去了原有的特征形状。冰含量和温度将决定它们粘性松弛的速度。冰含量越高,温度越高,冰火山就越快消失。

虽然它永远不会高于零下30度,但谷神星的表面还是有温度波动的。极点保持寒冷,但赤道的温度变化更大。Sori说:“谷神星的极点很冷,如果有一座冰山,它就不会松弛。”“但是赤道很暖和,以至于一个冰山可以在地质时间上松弛消失。”

Sori创建了模型来测试粘性松弛理论。在这些模型中,两极附近的冰火山永远冻结。但是,远离两极,冰火山形成了高大陡峭的形状,但随着时间的推移,它们逐渐形成了短而宽的形状。

下一步是从黎明号搜索数据,寻找与模拟结果相匹配的地形。谷神星的面积约为340万平方公里,Sori和他的团队发现22座山峰与模拟中的山脉相匹配。

“让我们觉得这可能是真实的,真正令人兴奋的部分是我们在极点上只发现了一座山。” - 亚利桑那大学Michael Sori。

“让我们觉得这可能是真实的真正令人兴奋的部分是我们在极点上只发现了一座山,”Sori说。Yamor Mons位于极点,与Ahuna Mons具有相同的形状。但Yamor Mons受到撞击陨石坑的影响,这是它处于晚年的证明。由于Yamor Mons位于寒冷的极地,因此没有粘性松弛现象。Yamor Mons的高度是它的五倍,而谷神星的其他山脉也符合该模型的预测。它们甚至更广泛。

然后,小组可以通过与模型进行比较来确定山脉的年龄。利用山脉的地形,SRI然后计算它们的体积。下一步是结合年龄和体积,确定谷神星上的冰冻火山的形成速率。“我们发现一座火山每5000万年形成一次,”Sori说。

根据他们的数据,研究小组计算出每年平均13000立方码的低温火山物质,足以填满一个电影院或四个奥运游泳池。

与地球的火山活动相比,这并不剧烈。谷神星比地球小得多,火山爆发不像地球火山爆发那么猛烈。在谷神星上,火山产生冰冻岩,岩石、冰和其他挥发性物质。它渗出到地表上,形成了星球上的熔岩穹顶。随着时间的推移,这些冰火山会由于粘性松弛而坍塌。

谷神星冰火山的原因还不清楚。谷神星是第一个被密切研究的冰冻火山体。太阳系中的其他天体可能也存在冰冻火山,如欧罗巴和土卫二,但人类还没有被仔细研究过。“欧罗巴和谷神星之间可能有相似之处,这需要我们在下一个任务中核实”苏里说。