行星研究人员解开了冥王星如何形成梨形特征的谜团

冥王星的表面主要是巨大的梨形盆地斯普特尼克平原(Sputnik Planitia)。它似乎是撞击起源的，但建模尚未解释其独特的几何形状。伯尔尼大学的行星科学家提出了一种撞击机制，可以重现该盆地的地形形状，同时也解释其在冥王星-卡戎轴附近的排列。根据他们的研究，冥王星与直径约 700 公里(435 英里)的行星体碰撞产生了人造卫星平原。

2015年，宇航局的新视野号宇宙飞船揭示了冥王星表面的地质复杂性。

它的主体是一个 1,200 x 2,000 公里(746 x 1,243 英里)、充满氮冰的盆地，名为 Sputnik Planitia。

人造卫星平原是冥王星著名的心形结构汤博区的西部部分。

该盆地的海拔比矮行星表面的大部分区域低 3 至 4 公里(1.9-2.5 英里)。

伯尔尼大学的行星科学家哈里·巴兰坦博士说：“人造卫星平原的明亮外观是因为它主要充满了白色的氮冰，这些冰的移动和对流使表面不断变得光滑。”

“由于海拔较低，这些氮很可能在撞击后迅速积累。”

“‘心脏’的东部也覆盖着一层类似但更薄的氮冰层，科学家仍不清楚其起源，但可能与人造卫星平原有关。”

伯尔尼大学行星科学家马丁·尤茨博士说：“人造卫星平原的细长形状强烈表明，这次撞击不是直接的正面碰撞，而是倾斜的碰撞。”

作者使用平滑粒子流体动力学 (SPH) 模拟软件以数字方式重现此类撞击，改变冥王星及其撞击器的成分，以及撞击器的速度和角度。

这些模拟证实了他们对撞击斜角的怀疑，并确定了撞击体的成分。

“冥王星的核心非常冷，以至于尽管撞击产生热量，岩石仍然非常坚硬并且没有融化，并且由于撞击角度和低速度，撞击器的核心没有沉入冥王星的核心，而是保持完整巴兰坦博士说。

“人造卫星下方的某个地方是另一个巨大天体的残余核心，冥王星从未完全消化它，”亚利桑那大学的行星科学家埃里克·阿斯普豪格博士补充道。

“这种核心强度和相对较低的速度是这些模拟成功的关键：较低的强度将导致非常对称的剩余表面特征，看起来不像新视野号观察到的泪滴形状。”

“我们习惯于将行星碰撞视为极其激烈的事件，除了能量、动量和密度等之外，你可以忽略细节。”

“但在遥远的太阳系，速度要慢得多，而且固体冰很坚固，所以你的计算必须更加精确。这就是乐趣的开始。”

该团队的发现还为冥王星的内部结构提供了新的线索。

研究人员表示：“事实上，像模拟的那样的巨大撞击更有可能发生在冥王星历史的早期。”

然而，这提出了一个问题：由于物理定律，像人造卫星平原这样的巨大凹陷预计会随着时间的推移慢慢向矮行星的极地移动，因为它存在质量赤字。但矛盾的是，它却位于赤道附近。”

“之前的理论解释是，冥王星像太阳系外的其他几个行星一样，拥有地下液态水海洋。”

“根据之前的解释，冥王星的冰壳在斯普特尼克平原地区会更薄，导致那里的海洋隆起，而且由于液态水比冰密度更大，最终会出现质量过剩，从而导致向赤道的迁移。 ”

“然而，这项新研究提供了另一种观点。”

“在我们的模拟中，冥王星的所有原始地幔都被撞击挖掘出来，当撞击者的核心物质溅到冥王星的核心上时，它会产生局部质量过剩，这可以解释在没有地下海洋的情况下向赤道的迁移，或者最多是非常薄，”尤兹博士说。

“冥王星心形特征的这种新颖而新颖的起源可能会导致人们更好地了解冥王星的起源，”亚利桑那大学的行星科学家阿迪恩·丹顿博士说。

研究结果发表在《自然天文学》杂志上。