柯伊伯带天体486958 Arrokoth充当着时间胶囊 保存着数十亿年前的古老冰层

最新研究表明，柯伊伯带中的天体（如阿罗科斯）在形成过程中保留了古老的冰层，这对现有理论提出了挑战，并提出了彗星行为的 "休眠冰弹 "模型。这张图片是2019年1月1日美国宇航局新视野号飞船飞越柯伊伯带天体2014 MU69时拍摄的。图片来源：NASA/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

研究人员利用他们开发的一个新模型来研究彗星是如何演变的，结果表明，这种冰封状态并不是Arrokoth所独有的，柯伊伯带的许多天体--柯伊伯带位于太阳系的最外围地区，可以追溯到大约46亿年前太阳系形成的早期--可能也含有它们形成时的古老冰层。

布朗大学的行星科学家萨姆-伯奇（Sam Birch）是这篇论文的共同作者之一，他说："我们在工作中用一个相当简单的数学模型证明，可以把这些原始的冰锁定在这些天体的内部深处很长一段时间。大多数人都认为这些冰应该早已消失，但我们现在认为情况可能并非如此。"

伯奇在《Icarus》杂志上介绍了他与合著者、SETI研究所高级研究科学家奥尔坎-乌穆尔汉（Orkan Umurhan）的研究成果。

直到现在，科学家们还很难弄清这些太空岩石上的冰随着时间的推移会发生什么变化。这项研究对广泛使用的热演化模型提出了质疑，因为这些模型无法解释像一氧化碳一样对温度敏感的冰的寿命。研究人员为这项研究创建的模型解释了这一变化，并表明这些天体中的高挥发性冰层的存在时间比以前想象的要长得多。

Birch说："Arrokoth非常寒冷，为了让更多的冰升华--或者说直接从固态变成气态，跳过其中的液态阶段--它升华成的气体必须首先通过其多孔的海绵状内部向外流动。诀窍在于，移动气体还必须使冰升华，因此会产生多米诺骨牌效应：Arrokoth内部越来越冷，升华的冰越来越少，移动的气体越来越少，温度越来越低，如此循环。最终，一切都被有效地关闭了，剩下的就是一个充满气体的物体，而这些气体会更缓慢地流出。"

这项工作表明，柯伊伯带天体可以充当休眠的"冰炸弹"，将挥发性气体保存在内部数十亿年，直到轨道移动使它们更接近太阳，热量使它们变得不稳定。这个新想法可以帮助解释为什么柯伊伯带的这些冰冻天体在第一次靠近太阳时爆发得如此猛烈。突然，它们内部的冷气体迅速增压，这些天体就演变成了彗星。

"最关键的是，我们纠正了人们几十年来为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，"伯奇在论文中的合著者乌穆尔汉说。"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。"

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。Birch和Umurhan是美国国家航空航天局彗星天体生物学探索样本返回（CAESAR）任务的共同研究员，该任务旨在从67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上获取至少80克的表面物质，并将其送回地球进行分析。

这项研究的结果有助于指导 CAESAR 的探测和取样策略，加深我们对彗星演化和活动的了解。

伯奇说："在整个外太阳系的小天体中，很可能封存着大量的这些原始材料--这些材料正等待着爆发，让我们对它们进行观测，或者在我们能够把它们取回并带回地球之前处于深度冷冻状态。"

编译来源：ScitechDaily