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冥王星地质

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为了凸显表面组成差异的冥王星表面强化彩色影像。

冥王星的地质是指对冥王星表面组成、外壳与内部结构的相关研究。因为冥王星距离地球极为遥远，所以在地球上难以对冥王星进行深入研究。直到2015年7月14日新视野号飞掠冥王星系统以前，冥王星地质的细节并不为人所知[1]。

表面

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参见：冥王星地理
2015年7月11日拍摄的冥王星影像，赤道暗区以北可见多边形地形。
由新视野号拍摄照片制成的冥王星表面地图，中央为180°经线（正对著冥卫一）。

冥王星的表面有98%以上是冰冻的固态氮，以及痕量的甲烷和二氧化碳[2]。冥王星固定对著冥卫一的一面含有较多甲烷冰，而另一面则有较多固态氮与固态二氧化碳[3]。

哈伯太空望远镜拍摄照片制作的冥王星地图和红外线波段的冥王星光变曲线周期性变化可以看出冥王星表面有相当多种地形，使冥王星表面不同区域的亮度与颜色有明显差异[4]，表面反照率在0.49到0.66之间变化[5]。冥王星是太阳系天体表面各区域对比最明显天体之一，与土星卫星土卫八相当[6]。冥王星表面的颜色有碳黑、深橙与白色[7]。冥王星的颜色较类似木卫一，但更偏橙色，并且红色色泽较火星淡[8]。

1994到2003年间冥王星表面曾经历颜色变化，冥王星北极区在这期间变亮，而南半球则变暗[7]。2000到2002年间冥王星整体表面大幅红化[7]。冥王星表面颜色快速变化可能与冥王星大气层季节性的升华和凝固有关，并且冥王星的极大转轴倾角和高度轨道离心率也加强了这些反应[7]。

软冰平原和冰河

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史波尼克高原可能是由固态二氧化碳等比水冰挥发性更强的物质所组成，而该区域的基底物质是水冰。在该区域表面可见到多边形结构区域，但在部分区域因为积雪，使影像较模糊。并且在史普尼克高原目前没有找到撞击坑。在冰河中可以找到可能是固态氮的物体流入史普尼克高原边缘的峡谷和陨石坑，而峡谷似乎是侵蚀形成。形成自史普尼克高原的冰或雪看似有部分被移动，之后在高原东方和南方重新沉积成薄层，形成广大的亮区汤博区。

  • 史波尼克高原北缘，影像中指出了固态氮流动方向，与地球上的冰河类似。
    史波尼克高原北缘，影像中指出了固态氮流动方向，与地球上的冰河类似。
  • 史波尼克高原南方的多边形冰裂纹。该区域有风成条纹，可能证明了间歇泉的存在。影像右下方黑点是升华的结果[9]。
    史波尼克高原南方的多边形冰裂纹。该区域有风成条纹，可能证明了间歇泉的存在。影像右下方黑点是升华的结果[9]。
  • 绿色区域是史波尼克高原中一氧化碳聚集区域。
    绿色区域是史波尼克高原中一氧化碳聚集区域。

以水冰组成的山

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史普尼克高原（上）与克苏鲁高原（下）之间的希拉里山与诺盖山 [10]。

在史普尼克高原西南与南缘发现了数公里高的山。水冰是在冥王星表面侦测到的低温固态挥发物中唯一一种强度足以形成如此高度高山的物质。

古老陨石撞击高地

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克苏鲁高原和冥王星上的其他暗色区域有许多撞击坑存在，并且发现了甲烷冰。该区域暗红色物质可能是从冥王星大气层落到表面的托林。

冥王星北半球

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冥王星北半球的中纬度区域有许多种地形存在，让人联想到海卫一的表面。冥王星北极区有一个主要由甲烷冰组成的冰帽，但是固态氮组成的厚层让当地甲烷被稀释，并且使冰帽更暗、更红[11]。

  • 冥王星上的甲烷冰分布图。亮绿色代表极冠，亮红色则是炎魔斑。
    冥王星上的甲烷冰分布图。亮绿色代表极冠，亮红色则是炎魔斑。
  • 冥王星赤道暗区以北的区域是复杂的各种地形存在区域。
    冥王星赤道暗区以北的区域是复杂的各种地形存在区域。

可能存在的冰火山

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冥王星大气层主要由氮分子（N
2）组成，并且因为来自太阳的紫外线照射，造成冥王星大气层每小时散逸数百公吨。目前仍不完全了解氮的来源，但是冥王星的氮逃逸率过高，不可能靠彗星撞击维持大气中的氮含量。因此另一个替代假设是氮来自于冰火山或喷泉喷出氮。最近的冥王星构造地质影像暗示了有物质从冥王星内部喷出，并且喷泉喷发物在冥王星表面留下的痕迹支持了物质喷发的假设[9][12]。

内部结构

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理论推测的冥王星内部结构[13]
  • 1. 冰冻固态氮[2]
  • 2. 水冰
  • 3. 岩石

冥王星的密度是 1.87 g/cm3[14]。因为放射性元素衰变产生的热足以加热冰，使岩石得以分离出来，科学家因此推论冥王星内部有分层构造；岩石往冥王星中心下沉形成核心，周围环绕著水冰组成的地幔[15]。

相关研究假设冥王星核心的直径约为1700公里，约冥王星直径的70%[13] 。冥王星核心内可能仍有放射衰变发生，衰变的热能使水冰融化产生了表面以下深度100至180公里的海洋，该海洋也成为冥王星地核与地函交界[13][15][16] 。德国航空太空中心（DLR）行星研究所计算结果显示，冥王星的密度/半径比例和海卫一一样位在一个过度区域，这个区域是介于由冰组成的中等体积土星的卫星与天王星的卫星和岩石组成的木星的卫星（例如木卫一）之间[17]。

参见

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参考资料

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  1. ^ Brown, Dwayne; Buckley, Michael; Stothoff, Maria. January 15, 2015 Release 15-011 - NASA's New Horizons Spacecraft Begins First Stages of Pluto Encounter. NASA. 15 January 2015 [15 January 2015]. （原始内容存档于2015-01-16）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Owen, Tobias C.; Roush, Ted L.; Cruikshank, Dale P.; et al. Surface Ices and the Atmospheric Composition of Pluto. Science. 1993, 261 (5122): 745–748. Bibcode:1993Sci...261..745O. PMID 17757212. doi:10.1126/science.261.5122.745. 
  3. ^ Boyle, Alan. Pluto regains its place on the fringe. MSNBC. 11 February 1999 [20 March 2007]. （原始内容存档于2011-08-20）. 
  4. ^ Buie, Marc W.; Grundy, William M.; Young, Eliot F.; et al. Pluto and Charon with the Hubble Space Telescope: I. Monitoring global change and improved surface properties from light curves. Astronomical Journal. 2010, 139 (3): 1117–1127 [2015-09-08]. Bibcode:2010AJ....139.1117B. doi:10.1088/0004-6256/139/3/1117. （原始内容存档于2015-07-20）. 
  5. ^ Hamilton, Calvin J. Dwarf Planet Pluto. Views of the Solar System. 12 February 2006 [10 January 2007]. （原始内容存档于2007-01-10）. 
  6. ^ Buie, Marc W. Pluto map information. [10 February 2010]. （原始内容存档于2011年6月29日）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Villard, Ray; Buie, Marc W. New Hubble Maps of Pluto Show Surface Changes. News Release Number: STScI-2010-06. 4 February 2010 [10 February 2010]. （原始内容存档于2010-02-09）. 
  8. ^ Buie, Marc W.; Grundy, William M.; Young, Eliot F.; et al. Pluto and Charon with the Hubble Space Telescope: II. Resolving changes on Pluto's surface and a map for Charon. Astronomical Journal. 2010, 139 (3): 1128–1143 [2015-09-08]. Bibcode:2010AJ....139.1128B. doi:10.1088/0004-6256/139/3/1128. （原始内容存档于2015-07-07）. 
  9. ^ 9.0 9.1 Chang, Kenneth. Pluto Terrain Yields Big Surprises in New Horizons Images. New York Times. 17 July 2015 [17 July 2015]. （原始内容存档于2015-09-06）. 
  10. ^ Gipson, Lillian. New Horizons Discovers Flowing Ices on Pluto. NASA. 24 July 2015 [24 July 2015]. （原始内容存档于2016-03-17）. 
  11. ^ Solar System Exploration: Multimedia: Gallery: Planetary Images: Pluto: The Ice Plot Thickens. NASA. [2015-08-11]. （原始内容存档于2015-08-18）. 
  12. ^ Scientists study nitrogen provision for Pluto's atmosphere. phys.org. 2015-08-11 [11 August 2015]. （原始内容存档于2020-11-08）. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Hussmann, Hauke; Sohl, Frank; Spohn, Tilman. Subsurface oceans and deep interiors of medium-sized outer planet satellites and large trans-neptunian objects (PDF). Icarus. November 2006, 185 (1): 258–273 [2015-09-08]. Bibcode:2006Icar..185..258H. doi:10.1016/j.icarus.2006.06.005. （原始内容存档 (PDF)于2015-08-31）. 
  14. ^ Pluto – Universe Today. [2015-09-08]. （原始内容存档于2020-11-27）. 
  15. ^ 15.0 15.1 The Inside Story. pluto.jhuapl.edu – NASA New Horizons mission site. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 2007 [11 July 2015]. （原始内容存档于2011-08-20）. 
  16. ^ What is Pluto made of?. Space.com. 20 November 2012 [11 July 2015]. （原始内容存档于2015-11-20）. 
  17. ^ DLR Interior Structure of Planetary Bodies （页面存档备份，存于互联网档案馆） DLR Radius to Density （页面存档备份，存于互联网档案馆） The natural satellites of the giant outer planets... （页面存档备份，存于互联网档案馆）

外部链接

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