遥远的“太空雪人”揭开了一些休眠的深空物体如何变成“冰弹”的谜团

普罗维登斯，罗德岛 布朗大学（Brown University）——一项新的研究正在动摇科学家对太阳系遥远天体的认知，从一种叫做太空雪人的天体开始。

布朗大学（Brown University）和SETI研究所（SETI Institute）的研究人员发现，这个双瓣天体被正式命名为柯伊伯带天体（Kuiper Belt Object 486958 Arrokoth），类似于雪人，从数十亿年前该天体首次形成时，它可能已经深藏了古老的冰。但这只是他们发现的开始。

研究人员使用他们开发的一种新模型来研究彗星如何演化，他们认为这种毅力的壮举并不是Arrokoth独有的，但来自柯伊伯带的许多物体 – 位于太阳系的最外层区域，可以追溯到大约46亿年前太阳系的早期形成 – 也可能包含它们形成的古老冰。

“我们已经用一个相当简单的数学模型展示了我们的工作，你可以把这些原始的冰深深地锁在这些物体的内部很长一段时间，”布朗大学的行星科学家、该论文的合著者之一山姆·伯奇（Sam Birch）说。“我们社区的大多数人都认为这些冰应该早已消失，但我们认为现在情况可能并非如此。

Birch在《伊卡洛斯》杂志上与SETI研究所的高级研究科学家Orkan Umurhan一起描述了这项工作。

到目前为止，科学家们很难弄清楚随着时间的推移，这些太空岩石上的冰会发生什么变化。该研究挑战了广泛使用的热演化模型，这些模型未能解释与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种变化，并表明这些物体中高度挥发性的冰停留的时间比以前认为的要长得多。

“我们基本上是说，Arrokoth是如此的冷，以至于更多的冰升华 – 或者直接从固体升华到气体，跳过其中的液相 – 它首先升华成的气体必须通过其多孔的海绵状内部向外传播，”Birch说。“诀窍在于，要移动气体，你还必须升华冰，所以你得到的是多米诺骨牌效应：Arrokoth内部变冷，升华的冰更少，气体移动更少，它变得更冷，等等。最终，一切都有效地关闭了，你只剩下一个充满气体的物体，它只是慢慢地涓涓细流。

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其内部数十亿年，直到轨道变化使它们更接近太阳，热量使它们变得不稳定。这个新想法可以帮助解释为什么这些来自柯伊伯带的冰冷物体在第一次靠近太阳时会如此猛烈地喷发。突然之间，它们内部的冷气体迅速加压，这些物体演变成彗星。

“关键是，我们纠正了人们几十年来一直为这些非常寒冷和古老的物体假设的物理模型中的一个深刻错误，”Birch在论文中的合著者Umurhan说。“这项研究可能是重新评估彗星内部演化和活动理论的最初推动者。

总而言之，这项研究挑战了现有的预测，并为理解彗星的性质及其起源开辟了新的途径。Birch和Umurhan是美国宇航局彗星天体生物学探索样本返回（CAESAR）任务的共同研究人员，该任务从彗星67P / Churyumov-Gerasimenko获取至少80克表面物质并将其返回地球进行分析。

这项研究的结果有助于指导CAESAR的探索和采样策略，有助于加深我们对彗星演化和活动的理解。

“这些原始物质很可能有大量的储存库，它们被锁在外太阳系的小天体中 – 这些材料只是等待我们观察它们或处于深度冻结状态，直到我们能够取回它们并将它们带回地球，”伯奇说。

这项研究得到了海辛-西蒙斯基金会和新视野柯伊伯带扩展任务的支持。