在太陽系冰冷的邊緣，曾有一片溫暖的大海

　　在太陽系冰冷的邊緣，曾有一片溫暖的大海

　　2017-01-17 19:06

　　最近的科學研究推測，在冥王星的兄弟——冥衛一卡戎（Charon）的表面，或許曾有一片液態水的海洋。

　　這個消息或許會讓你驚訝不已。要知道，冥王星的表面可是連氮氣都會因為嚴寒而被凍結成冰的，與冥王星同樣身處偏遠的太陽系邊陲地帶的卡戎，又怎麼會跟只能存在於溫暖環境中的液態水扯上關係呢？

　　地球人經常念叨水是生命之源，可對太陽系來說，水，實在不算什麼稀罕物件。就拿冥王星和卡戎的家鄉——柯伊伯帶來說，裡面的大部分小天體，事實上都是一個個凍得梆硬的冰塊。顯然，太陽系邊緣這些泛濫的冰坨坨並不是我們感興趣的東西。太陽系最稀缺的東西，事實上是液態水，因為液態水有一個潛台詞，就是它很可能代表著適宜生命存在的溫度（按地球標準大氣壓來算，也就是0-100℃）。冰冷的宇宙中一旦出現這個溫度閾值，對生命來說，簡直是一個大寫的奢侈了。

　　科學家靠什麼推測出卡戎上曾有一片液態水的海洋呢？靠新視野號拍攝的遙感照片。從星球尺度看，卡戎的地理格局其實很簡單，南半球相對平坦，北半球則相對崎嶇。兩者的交界線，是一片東西走向的深谷群，由東向西，分別是Mandjet深切谷和Serenity深切谷，以及位於最西側、走向逐漸往南北方向轉換的Argo深切谷。

　　

　　新視野號拍攝的卡戎地表遙感圖，圖片來源：Beyers et al. (2017), 見參考文獻。

　　正是這些深切谷本身，為科學家揭示出了卡戎億萬年前不尋常的環境奧秘。因為按照常理，像卡戎這類小不點兒星球上，不會出現太強烈的大地構造作用。大地構造作用（Tectonism），是指一顆星球的岩石圈在星球本身的內部能量作用下而發生的動力學行為。說白了，這種動力學作用，控制著一顆固體星球表面哪裡有斷裂帶、哪裡有山系、哪裡有高原。

　　以我們熟悉的地球為例，地球坐擁著全太陽系最複雜的大地構造作用——板塊運動（Plate tectonics），而且至今仍在活動，是了解構造運動能量來源的活教材。板塊運動直接受岩石圈下部軟流圈的拖拽，但軟流圈並不是能量的「發源地」——它同樣是現象，是一種被觸發的結果。觸發並維持軟流圈億萬年持續對流的能量爐，是深埋於星球之心的地核。

　　確切地說，維持地球上大地構造作用的能量來源，是聚焦在地核中的放射性重元素持續裂變而產生的熱量。每一刻，星球都在運用這份能量，驅動它表面的地質作用。打個不恰當的比喻，如果星球是個「電器」的話，地核就是它的「電池」了。

　　但問題的關鍵在於：不同的星球，「電池」的電量有大有小，星球耗光電量的快慢也不盡相同。

　　

　　把小巧的卡戎（左下）拿來跟地球和月球比一比。圖片來源：Wikipedia

　　冥衛一的「電池」

　　像卡戎這類小星球就耗得很快。他們本身體量小，在從塵埃匯聚成星的過程中，壓根就沒有聚攏到像地球那麼龐大的放射性元素基數。另一方面，卡戎這些地處太陽系外圍的傢伙們，本身已經是更大一級篩析作用的結果——原行星盤的分異作用導致它們的成分主要是冰。這個距離下，連岩石（硅酸鹽）都很稀少，還能指望有多少更加稀有的放射性元素嗎？

　　由此造成的結果就是：這類小星球剛形成不久，就會很快冷卻掉。一涼下來，就進入內動力靜默狀態。地殼不活動、地幔不活動，星球表面光禿禿，類似火山、地震之類塑造地貌的活動統統停滯。幾十億年前的隕石坑都能一直保存到現在。咱們自己的月球現在不就是這麼一幅模樣么，更何況還沒有月亮大的卡戎呢？

　　然而，新視野號確實在卡戎的表面拍到了活躍構造運動的痕迹。既然它的地核不給力，那麼維持這份構造作用的能量，到底又來自何方呢？

　　科學家想到了水。

　　邏輯是這樣的。作為柯伊伯帶天體，卡戎的水成分特別豐富。在它生命早期，餘溫尚在的地核應該還能維持一個溫度相對較高的熱場。由於這個熱場的溫度隨時間連續遞減，在某個時間段內，它的錶殼溫度，可能會恰好處在能使水以液態形式存在的閾值。

　　然後溫度繼續降低。卡戎那小身板兒根本沒法維持一個濃密的大氣層，失去了熱源的水就會直接暴露在宇宙空間中，統統結成冰。卡戎的海洋表面首先結冰，形成了一層新生的冰殼。這層冰殼，就是後來我們在新視野號拍回的照片上看到的、冥衛一的那片大地。

　　關鍵在於，我們知道，水由液態向固態的轉變是個體積膨脹的過程。隨著冰殼之下海水的繼續凍結，新生的冰殼浸漫在一種充斥著拉張力的環境下。在這種拉張力的作用下，冰殼被撕出層層裂口，孕育出縱橫交錯的深谷、孕育出層層疊合的地塹。這些構造痕迹一經保存就是幾十億年，直至我們得以觀察的現在。

　　科學的解釋就到這裡。在這種可能性下，卡戎的昨天是一副什麼樣的光景呢？

　　這才是值得發揮想象的地方。

　　曾經的黑鏡之海

　　太陽系的半徑太大了，以至於在它的邊緣地帶，太陽早已不是一團散發著光熱的火球，而不過是一顆看起來稍微明亮一些的星斑而已。無法接受足夠的光芒，卡戎之海也就漆黑如鏡。這顆叫做太陽的星斑，和橫貫深空的銀河一同，映照在這面冥土的黑鏡上。稀薄的大氣層吹不動奢侈的風，冥衛一之海的表面，自然也就波瀾不驚。

　　

　　沒有任何人知道這片冰冷的邊緣之海到底有著什麼樣的景象。但是，我們卻可以用想象來觸及那片可能性。圖片來源：desktopwallpapers4.me

　　太陽系此時還不太穩定，時不時會有小天體飛來，撞入這平靜的世界，在大海上激起巨浪。然而，沒有大氣層也就代表著沒有空氣震蕩，這類放到幾十億年後地球上足以造成絕滅的事件，在太陽系的邊緣，不過也就是一場無聲的默片。

　　卡戎的核心慢慢冷卻下來了。溫暖的黑鏡，終歸化為了乾燥的冰原。地殼中留下一些溝谷，算是這段時光的印跡。整個太陽系慢慢達到動力學平衡后，也就不會再有多少小天體光顧這裡了。但是，當時的卡戎大概不會想到，在45億年後的世界，它還會迎來一次看似波瀾不驚的飛掠。

　　這次的飛掠者並沒有小天體那般洶洶的動量，飛掠者那高度齊整的幾何形態上，閃著不屬於自然造物的光澤。早已凍結的卡戎並不會知道，這次的來客其實是一台智慧的造物，它的名字中蘊含著某個智慧物種遠征的本能，蘊含著那個物種誓將自己的目光投向宇宙邊緣的願景。

　　因而人們稱它為「前所未見的地平線」（New·Horizon）。

　　新視野號不會等待卡戎。短暫的邂逅，容不下任何加深理解的機會。執行者頭也不回地朝著宇宙一路飛越，和逐漸減弱的信號一起，消失在茫茫深空。所有對對方的了解，都在那場短暫的邂逅中凝成無聲的電波。這電波掠過海王星、掠過天王星、掠過土星環、大紅斑和奧林匹斯山，然後回到熱層、中間層、平流層，回到地面，回到它的家鄉。

　　在信中它說，它看到了過去的時光。在太陽系冰冷的邊緣，或有一片曾經溫暖的大海。

　　（編輯：Steed 排版：Sol_陽陽）