2015年,当美国宇航局的新视野号探测器飞掠冥王星时,行星地质学家们本以为只会看到几张关于太阳系边缘一个寒冷、黑暗的冰冷天体的沉闷图像。但冥王星却给了所有人一个惊喜。
天文学家们发现的是一个复杂矮行星,拥有令人惊讶的地貌,遍布巨大的悬崖、深邃的峡谷、巨大的山脉,还遭受着一种奇特的天气影响,并发现了水的证据以及更多。
甚至还有一些证据表明冥王星上有火山。这些火山与地球上的火山不同,因为冥王星是冰冷的而不是岩石质的,其温度高达零下233摄氏度。因此,水冰在这里扮演着熔岩的角色,使得冥王星的喷发成为“低温火山活动”的结果。
但这种火山活动的规模一直难以确定。现在,来自中佛罗里达大学的Dale Cruikshank及其同事,在分析新视野号数据后表示,他们已经发现了冥王星上一座名为Kiladze的超级火山的证据。证据表明,它在最近几百万年内一直处于活跃状态,在地质学意义上是相对较近的。
冰的喷发
Kiladze由一个直径约44公里的冰质破火山口组成,周围环绕着约3公里高的边缘。相比之下,美国黄石破火山口是地球上最大的破火山口之一,其尺寸为70公里乘45公里,尽管其边缘早已被侵蚀。
行星地质学家面临的最大挑战是确定这种地貌是由火山活动还是由陨石撞击造成的。
一个线索是,撞击坑通常有一个中央峰,这是由碰撞后的飞溅造成的。但Kiladze缺乏这一特征。“大部分陨石坑底部是光滑的,”Cruikshank及其团队表示。
另一个线索来自于陨石坑随时间推移的塌陷方式,这让人联想到太阳系其他地方的超级火山。“在许多方面,Kiladze与地球和火星上发现的大型破火山口相似,”研究人员表示,并指出黄石破火山口和火星上各种超级火山。“值得注意的是,Kiladze的地貌在结构和地质上与火星上的这些破火山口之一,即 Arabia Terra 地区内的 Siloe Patera,有相似之处。”
超级火山是指一次喷发喷出约1000立方公里或更多物质的火山。Kiladze也符合这一标准。Cruikshank及其团队根据Kiladze洼地的规模计算出被置换出的物质体积,约为912立方公里。因此,它基本符合超级火山的定义。

Kiladze——冥王星上可能存在的超级火山(来源:arxiv.org/abs/2310.10904)
冥王星奇特的天气也为研究团队提供了一种估算火山年龄的方法。由于冥王星的轨道非常椭圆,其温度会随着绕太阳运行而显著变化。这种持续的加热和冷却导致甲烷冰升华,将碳氢化合物的薄雾带入冥王星的大气层。
最终,这层薄雾会以一种雪的形式落下,覆盖整个行星。数十亿年来,这在某些地方形成了一层厚达数公里的甲烷冰。
但Kiladze不同寻常,因为它是由氨化水冰形成的。科学家们认为,冥王星表面下存在大量的水和氨沉积,而较温暖的放射性核心加热会导致它们像火山一样喷发到地表。氨在阳光下会迅速分解,只留下氨盐,因此被称为“氨化水”。
火山竞争
冥王星上其他火山地点也显示出类似的氨化水迹象,因此Kiladze存在氨化水是其火山起源的又一个线索。
Kiladze上仍然可以看到这种冰,这意味着上次喷发可能发生在相对较近的时期。Cruikshank及其团队计算得出,其新鲜程度表明其年龄不可能超过几百万年。
这一切都归功于一项了不起的星际侦探工作。如果Cruikshank及其团队的说法是正确的,Kiladze一定是太阳系中最遥远的超级火山。但它可能在争夺这一称号时面临一些竞争。
1989年,旅行者2号探测器观测到了海王星最大的卫星特里同的火山羽流,因此这个奇特的天体也可能存在超级火山。但天文学家们需要一些时间才能确切知道。目前还没有计划在2030年代末之前进行前往海王星和特里同的探测任务。
参考文献:Kiladze Caldera: A possible "supervolcano" on Pluto : arxiv.org/abs/2310.10904














