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冥王星最大的卫星冥卫一卡戎(Charon),自转一圈约153.3小时。它上面过一

冥王星最大的卫星冥卫一卡戎(Charon),自转一圈约153.3小时。它上面过一天,地球上已经过了6天多。可一项新研究推算,卡戎刚诞生时,一天只有约14.3小时,比地球的一天还短。

给它踩刹车的,是身旁的冥王星。而这场刹车留下的痕迹,至今还刻在卡戎的山脉里。研究者正是从这些山脉的纹路中,读出了它出生时的转速。

这项研究最近发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上,第一作者是瑞士苏黎世联邦理工学院的博士后研究员陈汉章(Hanzhang Chen,音译)。他们用的数据,来自NASA新视野号(New Horizons)探测器2015年飞掠冥王星系统时的观测。

在行星科学家眼里,卡戎是块难得的宝地。想研究天体的早年历史,最头疼的是档案不好找:太阳系里大多数天体,早把自己的早年档案销毁了。

有大气的天体,比如冥王星和土卫六,地表被大气活动不停翻新;没大气的,要么像木卫四和谷神星那样被陨石砸得面目全非,要么像木卫二和土卫二那样被潮汐力反复揉捏,旧地貌不断被抹掉。

卡戎是个例外。它没有大气,也没被陨石糟蹋得太狠,新视野号看到它表面不少撞击坑的年龄超过40亿年。换句话说,这是一份从太阳系早期完整保存至今的原始档案,正适合用来研究冰卫星的婴儿期。

不过,档案里有一页一直让人费解。卡戎北半球有一片山地,叫奥兹高地(Oz Terra)。这片绵延约200公里的高地整体沿东西方向延展,其上的隆起排列极为规律。

此前的主流看法是,卡戎早年经历过一场全球性膨胀,还伴随冰火山喷发。天体一膨胀,外壳被撑开、拉裂,就有了这片破碎的地貌。但陈汉章盯着这片高地看时,觉得有些地方对不上。他是野外构造地质学家出身,天天跟岩石的挤压、拉伸、断裂打交道。在他看来,拉裂撑不出这种整齐的东西走向格局,倒更像是挤出来的褶皱。于是团队转头去验证挤压成因,结果真找到了一个说得通的物理机制。

这个机制,就是开头说的那脚刹车。

一个天体转得越快,赤道就被甩得越鼓,身材越扁。地球一天24小时,赤道半径已经比两极半径长出21公里。卡戎刚出生时一天约14.3小时,转得飞快,身子是明显压扁的。

后来,冥王星的潮汐力介入了。就像地球把月球锁定、让它永远以同一面朝着我们,冥王星的引力也在一点点拖慢卡戎的自转,直到彻底锁死:如今卡戎自转一圈和绕冥王星公转一圈完全同步,都是约153.3小时。顺带一提,卡戎个头有冥王星的一半大,反过来也把冥王星锁定了,这对搭档永远以固定的一面互相对望。

转速一降,麻烦就来了。赤道上的鼓包得瘪回去,整个天体要从扁球慢慢变回接近正球,表面积跟着缩小,可外面那层冰壳是硬的,只能跟着挤压、起皱。研究团队建了一套模型,计算这种挤压会在表面留下什么样的痕迹,再和新视野号的观测一比对,两边对得相当好。

模型还交代了更多细节:卡戎的冰壳最初约有30到36公里厚,后来在减速过程中逐渐变薄;受挤压的冰壳沿着断层错动,一点点堆出了今天的山脊。往回倒推,卡戎最初的自转周期就落在14.3小时上下。

这套推算还牵出一个更大的判断:卡戎很可能是“冷启动”的。也就是说,它诞生时内部就是冷的,没经历过滚烫的熔融阶段,后来的形状一直被减速留下的残余应力慢慢塑造。陈汉章说:“这项研究彻底改变了我们对卡戎地质历史的认识。”

当然,一颗卫星40多亿年的演化牵扯的因素太多,这只是其中一块拼图。研究团队自己也说,要拼出卡戎演化的全貌,还有大量工作要做。

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图为新视野号2015年7月14日拍摄的冥卫一卡戎增强色照片,图源:NASA/JPL-Caltech

信源:Lee, Gayoung. "Weird Mountains on Pluto’s Largest Moon Charon Reveals a Surprising Past." Gizmodo, 14 July 2026