冥王星被认为在其厚厚的冰壳下有一个地下海洋。人们普遍认为这颗矮行星是由冷物质形成的，后来由于放射性衰变引起的变暖而形成了海洋。通过将数值模拟与美国宇航局新视野号任务的地质观测相结合，加州大学圣克鲁斯分校和西南研究所的一组研究人员证明了冥王星形成时相对较热，有一个早期的地下海洋。
这张高分辨率的冥王星图像是新视野号在2015年7月14日拍摄的。冥王星的表面呈现出一系列不同寻常的微妙颜色，在这张照片中增强为淡蓝色、黄色、橙色和深红色的彩虹。许多地貌都有自己独特的颜色，讲述了一个复杂的地质和气候故事，科学家们才刚刚开始解码。图片学分:NASA /约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究院。
加州大学圣克鲁斯分校地球和行星科学系的行星科学家弗朗西斯·尼姆教授说:“很长一段时间以来，人们一直在思考冥王星的热演化以及海洋生存到今天的能力。
“现在我们有了来自新视野号的冥王星表面图像，我们可以将所看到的与不同热演化模型的预测进行比较。”
同样来自加州大学圣克鲁斯分校地球和行星科学系的卡弗·比尔森补充说:“因为水结冰时膨胀，融化时收缩，所以热启动和冷启动场景对冥王星的构造和由此产生的表面特征有不同的影响。
“如果它开始变冷，冰在内部融化，冥王星就会收缩，我们应该会看到它表面的压缩特征，而如果它开始变热，它应该会随着海洋结冰而膨胀，我们应该会看到表面的延伸特征。”
“我们看到了许多膨胀的证据，但我们没有看到任何压缩的证据，因此观测结果与冥王星从液态海洋开始的情况更为一致。”
冷启动冥王星的热演化和构造演化实际上有点复杂，因为经过最初一段时间的逐渐融化，地下海洋将开始重新冻结。所以表面的压缩会在早期发生，随后是更近的延伸。
随着一个热启动，延伸将贯穿冥王星的历史。
“冥王星上最古老的表面特征很难弄清楚，但看起来表面既有古代的延伸，也有现代的延伸，”尼姆教授说。
下一个问题是是否有足够的能量给冥王星一个好的开始。
两种主要的能量来源是岩石中放射性元素衰变释放的热量和新物质轰击正在成长的原行星表面时释放的重力能量。
该团队的计算表明，如果所有的重力能量都作为热量保留下来，它将不可避免地产生一个最初的液体海洋。
然而，在实践中，大部分能量会从表面辐射出去，特别是如果新物质的增长缓慢的话。
“冥王星最初是如何组合在一起的，这对它的热演化非常重要。如果它积累得太慢，表面的热物质会向太空辐射能量，但是如果它积累得足够快，热量就会被截留在里面，”尼姆教授说。
作者计算出，如果冥王星形成的时间少于3万年，那么它将开始变热。
相反，如果吸积发生在几百万年前，只有大的撞击物将它们的能量深埋在地表之下，热启动才有可能。
这些发现意味着早期的海洋可能在大型柯伊伯带物体的内部很常见。
这些海洋可以在最大的天体上持续到今天，比如矮行星厄里斯和Makemake。
“即使在离太阳如此之远的寒冷环境中，所有这些世界都可能形成得又快又热，有液体海洋，”比尔森说。
这项研究发表在《自然地球科学》杂志上。
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冥王星上热启动和早期海洋形成的证据。纳特。Geosci，2020年6月22日在线发布；doi:10.1038/s 14561-020-0595-0