表面温度只有-229℃的冥王星，为何拥有液态海洋？

1930年2月18日，美国天文学家克莱德·威廉·汤博发现了冥王星。由于它距离太阳非常遥远，能接收到的太阳辐射极少，所以表面非常寒冷，所以人们把它与阴森的冥界联系起来，将它命名为冥王星。

事实证明，冥王星的确是一个寒冷彻骨的世界。它位于遥远的柯伊伯带，距离太阳最远时有73亿公里，近的时候也有44亿公里，又没有完整的大气层保护，因此表面温度极低。根据科学家的探测，其表面平均温度只有-229摄氏度。

对于这颗遥远的矮行星，我们的了解始终非常有限。直到2015年，NASA的新地平线号探测器首次近距离光临冥王星，让人类以前所未有的方式获得了大量关于冥王星的信息。借此机会，我们对冥王星和柯伊伯带有了一个全新的认识，甚至有了难以置信的发现：在冥王星冰封的表面之下，竟然还隐藏着一片液态水的地下海洋！

很难想象，冥王星的内外竟然是差异如此明显的世界。毕竟外太阳系如此寒冷，如果没有确凿的证据，人们很难相信冥王星竟然有地下海洋。那么问题也随之而来：它的内部是如何拥有如此高的温度呢？

一般来说，行星内部的温度可能有多种来源。比如地球的核心，温度接近6000摄氏度，比太阳表面还高，这与内部的放射性物质在衰变过程中放出的热量有着密切的关系。因此有人推测：冥王星内部的液态水可能也来自于同样的机制。在45亿年前形成的时候，冥王星也是由宇宙中寒冷的物质凝聚而成，不过由于只有八大行星留下的边角料，所以凝聚过程非常慢，其中的放射性物质落在核心区域，如今释放出了热量，而落在中间区域的冰则因此而被融化。

不过，虽然这个说法可以解释冥王星内部的液态水的来源，但是新地平线号探测器观测到冥王星表面的其他特征却与之相悖，因此有些科学家并不认同这个说法。

加州大学圣地亚哥分校的地球和行星科学家Carver Bierson指出：“如果冥王星在一开始是冰冷的，后来冰在内部融化，冥王星应该会收缩（冰密度比水小，占体积更大），那么我们应该能在它的表面看到压缩的特征；而如果它一开始是炎热的，那就会随着海洋的冻结而发生膨胀，我们应该可以在它的表面看到延伸的地貌。”

随着新地平线号对冥王星地表的近距离拍摄，这些地形地貌图片也清晰地展现在了科学家们的眼前，对于验证冥王星液态海洋形成机制的猜想有着重要的意义。Bierson继续说：“我们看到了很多伸展的证据，但却没有发现任何挤压的痕迹。所以说，观测结果更符合冥王星开始时就拥有液态海洋的猜想。”

（图片说明：冥王星延伸的断裂层，暗示着其地下海洋的形成机制）

他和他的同事们对于这个结果也非常震惊，并且以主要作者的身份整理为论文发表在了《自然地球科学》上。

接下来的问题是，宇宙如此“寒冷”，由冰冷物质组成的冥王星是如何一开始就拥有如此高的温度呢？比较可能的一个说法，那就是冥王星的形成过程过于暴力，所有的物质并非温柔地凝聚在一起，而是以狂轰滥炸的形式聚集在冥王星上。在这样的轰炸过程中，冥王星的温度迅速蹿升，导致液态海洋的出现。

在提出这个看法后，研究人员继续对轰炸的时长进行了讨论。加州大学圣克鲁斯分校的地球和行星科学家Francis Nimmo说：“冥王星在最初究竟是怎样被组合起来的，这对于它的温度演化非常重要。如果它的组装过程过慢，表面的热物质就会将能量辐射到太空中去；如果组装过程太快，热量就会被锁在内部。”

根据以往的理论，柯伊伯带天体的形成过程非常漫长。直径2376公里的冥王星如果用这个模型来解释，其形成过程可能长达几亿年。如果情况真的是这样的，那么它内部的热量恐怕早就散失殆尽了，不可能还支持地下的液态海洋。

最新的研究表明，冥王星的形成过程可能分为两个阶段，这样的模式可以解释冥王星的一些问题。该模型认为，冥王星在从无到有，成长到300公里直径的过程中，经历了一段非常漫长的岁月。但是，随后的生长过程非常快，直径迅速超过了2000公里。

根据Bierson等人的推测，第二阶段可能仅仅持续了3万年的时间。这个时间短得惊人，在宇宙的时间尺度下几乎就是一瞬间，和冥王星数亿年的形成时间相比也不值一提。但他们相信，这样的时长才恰好保证冥王星能够在地表以下拥有一个液态海洋。同时，他们认为这一套机制也适用于其他一些柯伊伯带天体，这意味着某些较大的柯伊伯带天体也有着热启动的形成机制，以及地下液态海洋，并且在几十亿年的时间里都没有被冻结。

当然，这个推测目前也真的仅仅是推测，我们需要更多的证据来证明。对此，研究团队也提出了证明的方法。

他们在论文中指出：“冷启动和热启动模型之间有一个巨大的差别，那就是前者很可能会在近表面区域残留下未分化的富岩结构……像是在谷神星上发现的那种确凿的富岩证据，可以推翻冥王星热启动的理论。同样的，广泛存在的地形压缩痕迹，比如褶皱山脊，也会与热启动的冥王星相违背。”

因此，想要找到冥王星液态海洋出现的原因，我们必须对冥王星地表进行更深入的研究。不过，从目前来看，我们再次探访冥王星的日子恐怕是遥遥无期……