冥王星：自帶「愛心」 卻被退出”群聊”的矮個子
冥王星曾經一直認為是距離我們最遠的行星。直到天文學家發現了許多其他冰狀天體，在冥王星周圍一起繞著太陽運行，2006年，可憐的冥王星被降級了。
自從1930年冥王星被湯博發現，到2006年降級，只有區區76年。而冥王星的公轉周期為247.94年，所以從發現到降級，它繞太陽運行只轉了很小的角度。
雖然冥王星被降級為矮行星了，但科學家們一點也沒有忽視這個「小弟弟」。對於科學家們而言，這顆矮行星充滿了神秘。
冥王星又小又遠，大約30億英里遠。即使是最好的望遠鏡也只能看到一個模糊的斑點。
這張照片是之前最好的冥王星照片，由哈勃太空望遠鏡拍攝
哈勃太空望遠鏡只能拍到冥王星的20個像素點。科學家們只能知道有些地方是亮的，有些地方是暗的，無法知道它們是什麼。
科學家們所能了解的冥王星，就是知道它上面有氮冰，有一個衛星等有限的一些資訊。
所以要揭開冥王星神秘的面紗，必須要到那裡去拜訪它才行。
2015年夏天，美國宇航局的「新視野號」（也叫「新地平線號」）探測器的任務就是去訪問冥王星。
當第一批照片傳回來了時，科學家們都震驚了！原本他們期望看到的是一個和我們的月球類似的，平坦且死寂的世界。
但是，恰恰相反，這些照片，展示了一個令人眼花繚亂的多樣性的世界。有高聳的山脈、蜿蜒的冰川、廣闊的無火山口的平原。這些都暗示著近期的地質活動，冥王星似乎還活著。
冥王星的照片，右下角照片就是那顆著名的「愛心」
從「新視野號」發回一張張照片中，科學家們發現有一些特徵無法用簡單的理論來解釋。
【冥王星上的冰火山】
其中最讓科學家困惑的是冥王星表面上有一些巨大土丘。每個土丘的頂部都有一個很深的窪地。這些土丘看起來就像年輕的火山。
冥王星表面上的巨大土丘
但在一個主要由冰構成的行星表面，怎麼可能有火山呢？
如果在地球上看到這樣的東西，你會說，「那是一座火山」；如果火星上看到它，你還是會說：「那是一座火山」。
然而當你在冥王星上看到它，你一定會想：「這是什麼？」
冥王星上應該沒有什麼東西能驅動火山，那麼這些是什麼呢？
冥王星上的神秘土堆非常巨大，超過100英里寬，大約3英里高。
為了弄清楚這些令人費解的構造，科學家們研究了地球上類似的特徵。
在冰島，有火山叫做「斯恰爾布雷澤火山」，在冰島語中的意思是「寬盾」。行星地質學家把這種火山稱之為「地盾火山」。
盾狀火山是由流動熔岩長時間噴發形成的。它們的形狀像戰士的盾牌放在地上。
在冥王星上看到盾形的山頂火山口，科學家們認為它們可能是盾狀火山。因為它的形狀很寬，而且山頂上有像斯恰爾布雷澤火山一樣的火山口。
在其他行星上發現盾狀火山並不罕見。比如火星和地球，大部分由岩石構成。火星下就有個太陽系最大的火山——奧林匹斯山。同樣是盾狀火山。這些盾狀火山都是數百萬年前熱流熔岩大規模噴發而成的。
但熔岩是熔化的岩石，所以問題就來了，冥王星距離太陽太遠了，不可能有岩石會熔化。但如果這樣的特徵真的是火山形成的，那麼它們一定是由與熔岩截然不同的東西形成的。
顯然，冥王星上不可能噴發出熔岩來，它的表面不是由玄武岩構成的，相反，它是由水冰構成的。
冥王星地殼表面的基岩上是冰凍的氮，而地幔是固態的水冰。
一定有一部分水冰在某原因下融化了，於是形成了爆炸性的液體泥漿流噴射到冥王星的表面。就像地球上熾熱的岩石熔岩一樣，溫暖的雪泥在地表迅速凍結，於是形成了廣闊的冰盾。
所以冥王星上的火山並不是岩質行星上的火山，而是冰火山，冷火山。
冥王星上冰火山形成示意圖
除了冥王星上的冰火山，最令科學家們興奮的事情是，它們幾乎沒有隕石坑。這意味著形成冰火山的溫暖的雪泥一定是最近才流出來的。這些特徵非常非常的年輕。
也就是說，冥王星絕對不是死寂的世界，它今天還很活躍。因為沒有足夠的時間讓彗星撞擊冥王星，並在轟擊下形成一個個歷史印記。冥王它還活躍著，還有活火山的可能性。
【冥王星上的「愛心」】
相信，對於很多人來說，冥王星上最顯著的特徵就是那顆「愛心」了。
而對於科學家們而言，這個巨大的心形盆地卻充滿了神秘。因為這個德克薩斯大小的冰盆地似乎正在沸騰著。
我們的太陽繫到處都有遭受過暴力的傷痕，撞擊坑散落在岩石行星和行星的衛星表面。
只不過在地球上，這些戰爭的傷疤被熔岩，水和風給抹去了。但如果你現在看月亮，以及一千年後再看，這兩個時間點的月亮不會有很大不同。
所以科學家們一直以為冥王星上有很多環形山，就像我們的月球一樣，是一個地質上死亡的世界。但當科學家們看到冥王星上這片心形的平原時，它看起來比其他行星上的年輕得多。而且這片平原完全沒有隕石坑。
這片心形的平原，科學家命名為「斯普特尼克平原」，它看起來就像地球上的冰川。所以一定有什麼東西使表面變得如此光滑。有些東西會定期地把斯普特尼克平原弄平。
但是什麼呢？
科學家們可以排除冰火山的可能性。因為它們會形成山脈，而不是平原。
那還可能是什麼呢？
第一條線索來自於蒼白的蛇紋線，它們似乎延伸到了平原的北部邊緣。這些蜿蜒的地貌看起來就像地球上山脈冰川形成的冰河。
斯普特尼克平原北部有氮冰川形成
所以一定有冰在冥王星的高地形成，然後流入斯普特尼克平原，就像地球上的高山上流出的冰川一樣。
但冥王星太冷了，水冰無法流動，因此，供給斯普特尼克平原的源頭必須是一種非常不同的冰，它是由氮這樣的物質構成的。
氮氣是構成大氣層的主要物質，雖然這是氣體，但在冥王星的溫度下，它會結冰，變成一個由氮組成的冰川。
科學家們現在認為斯普特尼克平原是一個巨大的盆地，充滿了冰凍的氮。由北部的山地冰川提供水源，新鮮的氮穩定流動，這也解釋了為什麼盆地的邊緣如此光滑。
但現在又有另一問題。在冰川流動範圍之外的區域也同樣沒有隕石坑。所以科學家們認為一定有別的東西在清除盆地中央的隕石坑。
斯普特尼克平原上的一個奇怪圖案表明了一種驚人的可能性……冥王星的表面可能在沸騰！
斯普特尼克平原的局部特寫照片
學科家們觀察斯普特尼克平原的表面時，他們注意到格子之間有規律的間隔。中間有一點圓潤，邊緣逐漸變細。這樣的外觀非常像是……由對流形成的。
所以你可以想像成一罐燕麥粥，當它沸騰的時候它會把下面的物質帶到表面，然後經過一次又一次地對流，又把它拉回到兩邊。
普特尼克平原上的氮冰，可能會像一鍋燕麥粥一樣沸騰，但在任何時候沸騰的表面看起來都是冰凍且緩慢的。
與這類似，但要快得多的過程就是地球上最活躍的熔岩湖中形成的拼接圖案。熾熱的熔岩團上升，在表面形成圓形的格子，而冷卻的熔岩下沉，在熔岩熱泡形成的縫隙之間滑動。
地球上熔岩湖與冥王星上氮冰湖對比圖
所以當我們觀察斯普特尼克平原的表面時，我們所看到的基本上就是一個慢動作的熔岩湖。當溫度上升時，物質上升，然後移動，溫度下降後，再下沉。
如果我們能讓它在幾千年里加速，我們就能看到表面上的單個格子裡面充滿了對流的氮，會在不停地翻滾、攪動、沸騰和移動。
然後現在還有一個問題，雖然像氮冰這樣冷的東西流動並不需要很多的能量。但它確實是需要一些能量的。所以熱量從何而來？
【冥王星驅動冰火山的熱量從哪裡來】
40億年前，冥王星剛形成的時候，它是一顆炙熱的星球，但冥王星太小了，這些熱量無法長久保留。而且它離太陽太遠，陽光幾乎不會對冥王星產生影響。所以，科學家們從沒想過它會是一個活躍的世界。
如果驅動冥王星地質活動的熱量不是來自陽光，那麼它一定來自下方。科學家們猜測：冥王星有一個很深的地下液態水海洋，而這海洋以某種方式將熱量上升到地表。
如果冥王星內部有一個巨大的水海洋，隨著時間的推移，星球變冷，水一定會結冰。當水結冰時，它會釋放，一種能量，叫做潛熱。
所以冰凍海洋釋放出的能量，很可能是冥王星地質活動的主要動力。
結冰的水真的會讓行星變熱！這聽起來很瘋狂！但確實有可能是真的。
物理知識告訴我們，水結冰時，的確會放熱。這就是科學家們認為地下海洋中的潛熱可能導致冥王星上的冰火山活動的原因。
內部海洋的最上層在液態水和上面堅硬的冰相遇的地方就會結冰。在凍結的過程中釋放出潛熱，潛熱通過冥王星的地殼向上傳播，於是推動了冥王星表面的地質活動。
雖然，水在結冰的過程中，只會釋放一點點熱，但如果有一整層海洋都被冰殼凍住了，這樣就會產生巨大的熱量。
所以能激發出冰火山的，可能僅僅是由部分液態水海洋凍結產生的熱量驅動的。
我們人類生活在這個溫暖的星球上，所以往往會形成一種固有的「偏見」，認為驅動火山、間歇泉和板塊構造等，必須要大量的能量。
事實上並非如此，如果要讓岩石融化，那肯定是需要消耗很多能量的。但冰是不需要那麼多能量的。
所以在冥王星上，如果有什麼東西能把它加熱一點點，然後得到融化後的水冰，就會產生和地球上相同的地表地質現象。
如果我們的銀河系充滿了像冥王星這樣的冰凍世界，那麼宇宙就會變得有趣得多。
所以如果銀河系中的大多數世界都是寒冷的世界，那麼可能銀河系中大部分的火山活動實際上就是我們在冥王星上看到的冷火山活動。
冥王星改變了我們對固態行星的看法，寒冷世界的星球並非是死寂的世界。
【再次提出生命的問題】
冥王星很可能既有熱量，又有液態水，這個簡單的事實不禁讓科學家們再次提出一個「老生常談」的問題：距離太陽30億英里的微型冥王星，是否能成為生命的秘密避難所？
在浩瀚的太空中，我們只知道一個星球是生命的家園，那就是我們的星球，地球。
在地球上，我們擁有生命產生所需的所有元素——能量、液態水和有機分子。我們曾經認為地球是唯一擁有這三種元素的世界。但當機器人探測器訪問木星和土星時，它們發現了許多活躍的衛星，它們的地下海洋被熱火山噴口加熱。而且這些世界似乎也含有生命的基本化學成分。
既然木星的衛星木衛二和土星的衛星土衛二都被認為是潛在的生命避難所，那為什麼冥王星的地下海洋就不能呢？
現在冥王星上已經有了生命產生所需元素的兩種，那麼第三種元素有機化學即碳基分子是否會存在於冥王星上嗎？
天文學家相信這些複雜的化學物質可以在寒冷的太空中自發形成。只要有簡單的碳基氣體和一種能量來源，通常是光，就會形成更複雜的有機化合物。
土衛六（泰坦）的大氣層充滿了簡單的氣體：甲烷、一氧化碳和氨。當陽光照射到土衛六的雲層頂部時，這些氣體結合在一起形成複雜的有機分子懸浮在大氣中，形成濃密的薄霧層。
科學家們稱這些自然產生的有機分子為「索林」。這是一個通用術語，是對任何複雜的紅色的有機分子的統稱。這些分子是由更簡單的分子分裂和重組形成的。
這些被稱為「索林」的有機分子，你可以把它們想像成生命的樂高積木。在地球上，類似索林的化學物質構成了運行生命的細胞，然後DNA和蛋白質讓生命運轉起來。
如果冥王星像土衛六一樣有富含碳的大氣層，那麼它也會產生索林。
2015年，當新視野號飛船轉到背對著太陽的方面，拍攝了這顆矮行星的照片時。科學家們希望能捕捉到這種活性有機化學物質的清晰可見的薄霧。
結果比科學家們預期的要壯觀得多。一個美麗的藍色氮環圍繞著冥王星，就像我們在地球上看到的一樣。這些美麗的藍色霧霾層是生產索林的化學製造工廠。
圍繞著冥王星的藍色氮環
事實上，冥王星的彩色照片顯示錶面上那些豐富的紅色，橙色及棕色的特徵，就是有機化學的佐證。
但冥王星表面是不可能存在生命的，因為它太冷了。但如果索林被循環到星球內部，它們可能會被運送到冰融化為液態水的區域。
這些簡單有機分子的化學進化，很有可能在冥王星微弱的熱量的驅動下繼續進行，也許，簡單生命的機制可以在冥王星的次表層海洋中組裝起來。就像40億年前在地球的深海中一樣。
科學家們之所以看到地球以外的其他星球有生命的元素存在，就會提出「老生常談」的問題：「那裡有生命嗎？」是因為，作為人類，我們希望在地球以外的其他星球上發現生命，哪怕是發現生命的痕迹。這樣我們才能進一步了解中宇宙中生命是否是普遍存在，以及我們是否是孤單地存在。
【冥王星的伴星】
在新視野號到達冥王星之前，哈勃太空望遠鏡就已經發現了冥王星周圍有五顆衛星。冥衛一（卡戎）相對於冥王星來講，是超大衛星。另外四顆則是小得多的冰衛星。
哈勃太空望遠鏡拍攝的冥王星與衛星們
這張照片非常模糊，所以這次「新視野號」的任務之一就是研究這些衛星，並試圖發現任何其他的衛星。
關於冥王星是否還有其他衛星，科學家們意義不一。但新視野號證實了哈勃已經看到了所有能看到的東西。
但冥王星的五顆衛星卻是一個非常不可思議的世界。除了超大號的冥衛一（卡戎），其餘四顆衛星分別是尼克斯、許德拉、科波若斯和斯提克斯，它們的直徑都不到40公里。
它們不同於天文學家之前見過的任何衛星，這些天體的旋轉速度比科學家們預期的要快得多。不僅如此它們的磁極並沒有與冥王星的磁極對齊。它們實際上是自己在一邊旋轉，然後再繞著冥王星旋轉。
冥王星與伴星們的運行動圖
為了理解這些瘋狂的軌道，科學家們在地球早期歷史中尋找線索。
在柯伊伯帶形成的早期，這些冰體經常相互碰撞就像地球發生的事情一樣。一個火星大小的原行星與地球相撞形成了我們的地球—月球系統。
這可能也發生在冥王星上。冥王星很可能在它年輕的時候受到了巨大的撞擊，它的衛星是這次巨大碰撞的殘留物。巨大的卡戎與冥王星進入了一個近距離旋轉的軌道。在更遠的地方，四顆小衛星圍繞著這兩個天體運行，就像滾落的冰碎片。
超大號卡戎的影像顯示了一個灰色的、死亡的世界。上面布滿了暴力的過去留下的傷疤。最大的傷疤非常巨大。它幾乎將衛星一分為二，看起來就像有人用鎚子和鑿子把它完全敲碎，然後又把它搗碎在一起。
冥衛一（卡戎）
但究竟是什麼力量可以將卡戎這樣一顆德州大小的衛星變成這個樣子呢？
科學家們認為只有一個選項：水！
40億年前卡戎內部也有液態海洋，就像今天的冥王星一樣。但由於卡戎體積更小，所以冷卻得更快，整個海洋都變成了冰。我們知道，水變成冰會反常膨脹，所以可憐的卡戎裂了開來。橫跨卡戎赤道的峽谷和斷層就是明證。
另外卡戎的紅色極地帽也吸引了執行任務科學家的注意。他們把那個稱之為「索倫之眼」，對沒錯就是指環王里的那隻邪惡的眼睛。
因為它是紅色的，上面覆蓋著某種紅色物質，科學家們認為這可能是一種索林。「索倫之眼」似乎到處都是索林，但怎麼可能呢？
冰凍世界不具備製造複雜有機分子的成分和大氣，所以索林肯定是從別的地方來的。
但從哪裡來呢？
唯一合理的答案是來自一萬英里外的冥王星。但它是怎麼從冥王星上來來到卡戎的呢？目前科學家們無法確定。也許就如它的名字一樣，這個「索倫之眼」充滿了神秘。
【冥王星表面存在過液氮】
科學家們在查看冥王星的照片時，有一張照片引了他們的注意。這張照片上似乎有一些窪地和水道，看起來像湖泊，甚至像小河。那些流動特徵是由氮構成的，雖然它們現在是冰凍的，但在最近的地質歷史中，它們似乎是液態的。
冥王星上冰凍的「湖泊」
但是怎麼會這樣呢？冥王星太冷了，它的大氣層又太薄，無法在其表面保持住液體。
在整個宇宙中，液體是很難得到的。所有東西似乎都想變成固體或氣體，必須要有合適的環境來容納液相物質。
所以即使是像氮這樣的東西，不僅要提高溫度，讓氮變得溫暖，還要有一定的大氣壓力，需要更厚的大氣層來維持表面的液氮。
科學家推斷，在過去的一百萬年里冥王星一定變暖和了，使冰川蒸發並使大氣充滿了氮。
但是什麼導致了如此極端的氣候變化呢？
科學家們首先觀察冥王星那細長的圍繞太陽運行的軌道。每隔248地球年，冥王星的橢圓軌道就會使它接近太陽。
冥王星橢圓的運行軌道
但這短暫的升溫並不足以使冥王星的大氣層變厚。當它靠近太陽時，它就會運行得越來越快，當它遠離太陽時，速度會慢得多。
所以在冥王星上，夏天不會像冬天那麼長。但由於這顆矮行星不穩定的傾斜，所以冥王星的一半球會時不時會迎來一個超級夏天。
從冥王星的北極和南極隨著時間的推移而擺動的方式中，科學家們知道冥王星旋轉球體的頂部並不像地球一樣穩定。
它的兩極隨時間漂移，每一百萬年左右冥王星就會完全向一側傾斜。在它近距離經過太陽時，將北半球暴露在持續的陽光下。軌道移動產生的熱量改變了行星的表面。
每一百萬年左右冥王星就會完全向一側傾斜
這時候的冥王星會變得相對溫暖，大氣層變厚，充滿了雲層，暖風掃過平原，冥王星的冰川開始融化。就像動物從冬眠中蘇醒一樣，冥王星蘇醒了。
在過去以及未來的時間中，冥王星一直在經歷著變暖和變冷的周期性的不斷變化中。
所以，80萬年後冥王星將再次蘇醒，它將完全傾斜面向太陽，它的山脈將充滿氮氣流動的聲音。在氮湖的岸邊，會有帶著有機分子的粉色雪落在地表。這真是一個神奇的世界。
通過「新視野號」探測器對冥王星的探測，它告訴我們，在銀河系中存在著一個巨大的生命舞台，一個各種各樣的世界。這也是冥王星給我們所有人的啟示。
它告訴我們外面的事情比你想像的要更精彩得多。
