马克斯·普朗克学会 阿罗克斯扁平的形状只能从某个角度来看
美国宇航局的新视野号飞船传回的第一批图像给人的印象是一个“正常的”雪人状物体
阿罗科思的表面出奇的光滑,只有几个陨石坑
学分:美国宇航局/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所 美国宇航局的空间探测器新视野号在2019年元旦通过的跨海王星物体阿罗科思,也被称为终极图勒,可能在形成后的前1亿年里发生了显著的形状变化
在今天的《自然天文学》杂志上,由中国科学院和马克斯·普朗克太阳系研究所(MPS)领导的研究人员提出,阿罗科思目前的形状,类似于一个扁平的雪人,可能是由于挥发性除气作用而导致的进化
他们的计算有助于理解太阳系边缘天体的当前状态,这可能会告诉我们它们的原始属性
海王星轨道外柯伊伯带的数百万个天体还没有揭示它们的许多秘密
在20世纪80年代,太空探测器先锋1号和2号以及旅行者1号和2号穿越了这个地区,但是没有安装照相机
美国国家航空航天局的“新视野”号宇宙飞船从太阳系的最边缘向地球发送了第一批图像:2015年夏天的矮行星冥王星,以及三年半后的跨海王星物体阿罗库思,大约30公里大
尚未正式命名,尸体当时被昵称为“终极图勒”,指的是地球上最北的陆地点
毕竟,这个跨海王星的天体是迄今为止由人造探测器探测并成像的离太阳最远的天体
尤其是阿罗科思的奇怪形状在飞越后的几天里引起了轰动
该天体是一个接触双星,被认为是两个靠近形成的独立天体低速融合的结果
它由两个相连的裂片组成,其中较小的一个略微变平,较大的一个变平,形成了一个被压扁的雪人的印象
在他们目前的出版物中,来自中国、德国和美国的研究人员
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调查这种形状是如何形成的
一些彗星也有明显的双叶形
然而,没有其他已知的物体像阿罗科一样扁平
Arrokoth创建的时候就已经是这个样子了吗?还是它的形状是逐渐发展的? 升华驱动质量损失引起的阿罗科思模拟形状演变的数值模拟快照
最底部的形状是从新视野观测得到的数字地形模型
颜色代表单轨道平均温度
红色代表温暖,蓝色代表凉爽地区
信用:项目管理办公室/主生产计划 “我们喜欢把柯伊伯带看作是一个自太阳系诞生以来时间或多或少停滞不前的区域,”本出版物的两位第一作者之一、议员拉迪斯拉夫·雷札克解释道
柯伊伯带距离太阳40多亿公里,其天体一直保持冻结和不变,这也是普遍的看法
新视野的阿罗科思图像挑战了这一想法,因为它表面光滑,没有频繁陨石坑事件的迹象,形状奇特而扁平
科学家们假设太阳系是4
60亿年前来自一个尘埃盘:来自这个星云的粒子聚集成越来越大的团块;这些团块相撞并融合成更大的物体
雷札克说:“像阿罗科这样扁平的物体是如何从这个过程中形成的,目前还没有任何解释。”
另一种可能性是,阿罗科思一开始就有一个更普通的形状
它可能是由一个球体和一个扁球体在它产生的时候合并而成的,只是逐渐变平了
早期的研究表明,在太阳系形成过程中,阿鲁科斯所在的区域可能是外部星云寒冷、尘埃遮蔽的中平面中的一个独特环境
低温使一氧化碳和甲烷等挥发物冻结在尘埃颗粒上,形成星子
当阿罗科思形成后星云尘埃清除时,太阳光照会提高它的温度,并因此迅速赶走凝聚的挥发物
阿罗科思的奇怪形状将是自然的结果,因为它的大倾角、小偏心率和质量损失率随太阳通量变化的有利组合,导致南北半球之间几乎对称的侵蚀
雷札克解释说:“一个物体要像阿罗科思一样极度改变它的形状,它的旋转轴需要以一种特殊的方式定向。”
与地球的旋转轴不同,阿罗科思的旋转轴几乎平行于轨道平面
在绕太阳运行的298年中,阿罗科思的一个极地区域在将近一半的时间里持续面对太阳,而另一个区域则远离太阳
赤道和低纬度地区全年都以昼夜变化为主
中国科学院紫金山天文台的赵说:“这会导致两极温度升高最多,因此冰冻气体从两极逃逸效率最高,从而导致巨大的质量损失。”
变平过程很可能发生在天体演化历史的早期,并且在近地层中存在超挥发性冰的情况下,在大约1至1亿年的时间尺度上进行得相当快
此外,科学家们一致证明,在质量损失阶段,感应扭矩在星子自旋状态变化中的作用可以忽略不计
雷扎克说:“柯伊伯带中有多少这样的‘扁平雪人’天体主要取决于一个天体具有类似于阿罗科思的自旋轴倾角的概率,以及其表面下存在的超挥发性冰的数量。”
有理由相信,即使像阿罗科思这样的物体,在其早期演化过程中也有大量的超挥发物逸出
例如,冥王星,由于它的大小和更强的引力,即使在今天也保留着一氧化碳、氮气和甲烷气体
对于较小的物体,这些挥发物早就逃逸到太空中了
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