天文学家揭开天体486958 Arrokoth冰冻之谜 重新定义柯伊伯带理论
一项研究挑战了人们对柯伊伯带天体的固有看法，揭示了它们保留挥发性冰的时间比以前想象的要长得多，从而为彗星演化提供了新的视角。最近发表在《伊卡洛斯》（Icarus）杂志上的一篇论文介绍了关于柯伊伯带天体486958 Arrokoth的研究结果，为研究一氧化碳（CO）等挥发性物质在这种遥远天体中的保存情况提供了新的线索。
来自新视野号航天器数据的柯伊伯带天体 2014 MU69 原始接触双星的合成图像。图片来源：NASA/JHUAPL/SwRI/Roman Tkachenko
由布朗大学塞缪尔-伯奇（Samuel Birch）博士和SETI研究所高级研究科学家奥尔坎-乌穆尔汉（Orkan Umurhan）博士共同撰写的论文《486958阿罗科斯星内一氧化碳冰和气体的保留》以阿罗科斯星为研究案例，提出许多柯伊伯带天体（KBO）--太阳系诞生之初的残余物--仍可能保留其原始的挥发性冰，从而挑战了以往关于这些古老实体进化路径的观点。
左图由多色可见光成像相机（MVIC）拍摄，该相机是新视野号上拉尔夫仪器的一部分。拍摄于2019年1月1日，距离其最近接近仅7分钟，当时航天器距离地表仅约6700千米。美国国家航空航天局、约翰-霍普金斯大学应用物理实验室和西南研究院为这一出色的拍摄成果做出了贡献。右图显示了阿罗科斯季节性表皮深度的轨道平均温度，该温度是根据 Umurhan 等人的 2022 年方法计算得出的。比例尺单位为千米，视角方向与左图类似，向下看向南极。资料来源：美国国家航空航天局、约翰-霍普金斯大学应用物理实验室和西南研究所
以前的 KBO 演化模型需要帮助来预测这些寒冷、遥远天体中挥发物的命运。许多模型依赖于繁琐的模拟或有缺陷的假设，低估了这些物质可能持续的时间。新研究提供了一种更简单而有效的方法，将这一过程比作气体如何通过多孔岩石逸出。它表明，像阿罗科斯这样的KBO可以将其挥发性冰保持数十亿年，形成一种地表下大气层，从而减缓冰的进一步流失。
"我想强调的是，最关键的是，我们纠正了人们几十年来对这些非常寒冷和古老的天体所假设的物理模型中的一个严重错误，"Umurhan说。"这项研究可能成为重新评估彗星内部演化和活动理论的最初推动力。"
上述模型是一个多孔碎石堆，由 CO 和难熔无定形 H2O 冰混合而成，具有特定的孔半径rp。顶层（棕色）仅在一个轨道上进行热处理，导致该层 CO（包括冰和气体）的损失。在升华前沿rb（深蓝色）下方，原有的一氧化碳冰体积保持不变。随着时间的推移，随着升华前沿向下移动（模型中向右移动），嵌入无定形 H2O 冰基质中的 CO 冰开始升华。产生的气体（浅蓝色表示）随后充满孔隙并向上移动，远离升华前沿。资料来源：SETI 研究所
这项研究挑战了现有的预测，为了解彗星的性质及其起源开辟了新的途径。KBOs中存在的这种挥发性冰支持了一种引人入胜的说法，即这些天体是"冰炸弹"，它们在改变轨道接近太阳时被激活并表现出彗星行为。
这一假设有助于解释 29P/Schwassmann- Wachmann 彗星的强烈爆发活动等现象，有可能改变人们对彗星的认识。
作为即将进行的 CAESAR 任务提案的联合研究员，研究人员正在采用一种全新的方法来了解彗星体的演变和活动。这项研究对未来的探索具有重要意义，同时也提醒人们太阳系的不解之谜正等待着我们去揭开。
编译自:ScitechDaily
