冥王星可能有隐藏的海洋吗?

■肖东

美国航空航天局的“新地平线”号宇宙飞船目前已经是所有太空任务中离冥王星最近的，天文学家希望能借由这番近距离探测，确认冥王星冰冻表层的下方式否有隐藏的液态海洋。

冥王星表面是由氮冰所组成的薄壳层，在其下方则是水冰壳层。美国加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家格利尼和尼莫尔等人计划探究冥王星冰层下方是否有海洋存在,如果有海洋存在的话，那么在冥王星表面可能会出现什么样的特征？格利尼等人利用计算机仿真冥王星的热能演化模式，看看冥王星表面冰壳会如何随其下方的海洋而改变。讽刺的是，最容易看出特征的状况居然是如果下方没有海洋存在之时。

搜寻表面特征

当球形天体自转时，它们的角动量会使物质向赤道集中，形成凸起。如果冥王星拥有地下海洋。海洋上方的冰层将会流动，进而减低这样的角动量拉扯所形成的凸起。因此，冥王星维持在自转速度比较快时所造成的原始比较凸起的外观，便显示它缺乏海洋。尼莫尔表示：根据他们计算，如果真的维持这种原始凸起外观的话，那么它将比冥王星的平均海平面还高10千米左右，以现在的科技而言，可以直接侦测到，当然也可以从“新地平线”号拍摄的冥王星影像直接测量出来。

“新地平线”号除了测定冥王星的外观轮廓、表面特征和组成成分之外，它还将研究冥王星表面温度、大气组成、在冥王星附近的太阳风状况等。由于冥王星距离太阳非常遥远，且环绕太阳一周长达248年，绝大部分时间都维持在低温状态。当温度稍有改变，就会改变冥王星体积，进而使得表面所受张力或压力改变。地下有海洋，通常会造成张力增加而使冰被拉扯。若地下是固态的，则通常是受到压力而被挤缩，这种改变通常是全球性而非局部区域。

不过，这只是“理想”推断，因为要进入环绕冥王星的轨道相当复杂，因此“新地平线”号只能从旁飞掠冥王星，所以它无法绘制冥王星整个表面的地图。只能借由最接近冥王星的前后约3个月左右，尽可能拍摄冥王星的影像，以供科学家分析。当“新地平线”号最接近冥王星时，距离仅有12500千米，只要是规模大于80米的山脉或山谷都可被解析出来。这数字看起来仍很粗造，但已经比哈勃太空望远镜所能得的冥王星表面最佳分辨率还高10倍以上了。如果“新地平线”号可以拍到如同土卫二的冰泉这样的特征，那就可以更容易地确认冥王星有没有海洋了。

冰质行星上的水

冥王星到太阳的距离，比地球还远40倍左右，似乎不太可能拥有海洋，即使在冥王星地底亦然。但如果冥王星有来自内部的热能，便可能加热水冰使其融化成海。

来自冥王星内部的热能来源，最可能的就是放射性同位素的衰变。而在所有放射性同位素中，这些研究人员发现钾同位素是最重要的。若冥王星核心拥有足够的钾同位素，就足以融化其上方的冰层。根据格利尼等人的计算，只需在早期太阳系形成的陨石中所含有的钾同位素丰度的1/10，就可以达到融化冰层的目的，因此格利尼等人认为很有希望是因为这种状况而使得冥王星拥有地下海洋。

形成海洋与否，其中最关键的因素就是冰的粘滞性。粘滞性较低、如融雪般泥泞的冰层较容易吸收来自下方水体的热能，导致海洋冻结。粘滞性较高、比较坚硬结实的冰壳，则不易吸收下方水体热能，得以使海洋保持原貌。根据格利尼等人的模拟，遍及全冥王星的海洋，平均深度将可达165千米，包覆在海洋以外的冰壳，厚度也差不多是165千米左右。

适居区增加

在我们太阳系中，适居区约包含金星、地球到火星轨道的范围，但天文学家已经证明液态水也可以存在于适居区外。

根据尼莫尔的说法，即使冥王星有海洋也不太可能存在生命，因为生命所需的有机营养素在许多年前就已被过滤掉了。不过，如果像冥王星这样的矮行星可以拥有地下海洋，那么在冥王星轨道附近的柯伊伯带中，很可能有其他类似天体不仅有地下海洋而且还有有机营养素，是个适合生物生存的地方。如此一来，太阳系中的“适居区”数量将远超过科学家原本的猜想，也将改变目前天文生物学寻找外星生命的目标。