如果将冥王星放到现在水星的位置上,那么冥王星会发生哪些变化?

冥王星曾经被认为是最遥远的大行星,但是现在它已经被开除了大行星的资格,变成了一颗矮行星。而水星则是最靠近太阳的大行星,两者所处的环境可谓是太阳系的两个极端。当把冥王星从极寒之地的柯伊伯带迁移到水星的位置上(距离太阳约5800万公里,仅为冥王星原轨道平均距离的1.5%),冥王星将会经历一系列蔚为壮观的物理和化学过程。

水星和冥王星大小对比
水星和冥王星大小对比

冥王星和水星最大的不同就是两者的构成完全不一样,冥王星至少有30%的质量是各种冰组成的,而水星则是实打实的岩石星球,所以虽然水星的半径(2439.4公里)只比冥王星(1163公里)大一倍多,但是水星的质量是冥王星的25倍。

而当冥王星前统一到太阳附近的时候,水星轨道附近的太阳辐射强度是其原位置的约10,600倍,这么高的辐射强度将会使得冥王星白天的表面温度从原来的-229℃上升到430℃,即便是晚上,温度也会上升到-180℃(类似水星现况)。

升高的温度将会导致冥王星表面上的固态氮(熔点-210℃)、甲烷(熔点-182℃)、一氧化碳(熔点-205℃)等冰会直接升华成气体,形成临时大气层(“氮-甲烷大气”)。

水冰(熔点0℃)在白天可能部分融化,形成短暂的液态水,但由于冥王星引力较弱(表面重力仅为地球的0.06倍),液态水难以长期留存,会迅速蒸发或分解。

在太阳强烈的辐射下,冥王星表面上的各种冰将会升华成气体
在太阳强烈的辐射下,冥王星表面上的各种冰将会升华成气体

冥王星质量小,无法通过引力束缚气体分子,加上强烈的太阳风剥离作用,大气会快速逃逸到太空中,形成类似彗星的彗发和彗尾。这一过程可能持续数千年至数百万年,直至表面冰层大部分消失。

此外在冥王星的地层深处也会存在一些冻结的挥发性物质,它们一开始还能安稳存在,但是随着整个冥王星的温度升高和表面冰层的消失,这些物质也将会挥发膨胀,从而引发各种冰火山喷发,液态水、氨或甲烷等混合物从内部喷出,在高温下迅速汽化,形成爆发性地质事件。

冥王星上正在喷发的冰火山
冥王星上正在喷发的冰火山

当表面和浅层冰层完全升华或逃逸后,冥王星将露出其岩石-金属核心(占原质量约70%)。核心主要由硅酸盐岩石和铁镍合金组成,可能形成类似小行星或月球的结构。此时面向太阳的一面长期暴露于强太阳辐射下,岩石可能被熔融或玻璃化,形成类似水星的“伪火山平原”或热液蚀变痕迹。而黑夜面温度极低,可能残留少量未升华的水冰(若存在永久阴影区),但整体呈干燥、荒芜状态。

至此冥王星已经丢失了大量的物质,它的直径由原来的2377公里缩小到只有大约1400~1500公里,和鸟神星差不多大。不过这么大的质量也足以使流体静力平衡让其保持圆球形,但是在表面上将会出现各种裂缝峡谷,地形会非常崎岖。

丢失大量物质的冥王星将会尺寸大大缩小,变成这样一个崎岖的星球
丢失大量物质的冥王星将会尺寸大大缩小,变成这样一个崎岖的星球

最后就是冥王星微小的质量,很容易被太阳的引力所影响,潮汐力将逐渐耗散自转能量,最终使其自转周期等于轨道周期(88天),成为同步锁定天体,类似月球对地球的锁定。也就是说冥王星将会更加容易被太阳所潮汐锁定,到时候它将会永远只有一面面向太阳。

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