神奇的冰质天体---核心深埋着N体系统

别看太阳系这一大家子里大小天体形形色色，实际上除了屈指可数的四大气态巨人之外，剩下的都不外乎是冰或岩石的造物。比起光秃秃的岩石星球，冰质星球有趣的地方简直多了去啦！比如，它们的表面覆盖着厚厚的冰层，简直就是雪球事件在今日的翻版（参见《冰封全球的亘古极寒》）。在厚厚的冰层下，很可能还有着温度适宜的液态水海洋——适宜到你不用担心防寒保暖就能在里面畅游。除此之外，它们很可能还具有富氧的大气层，乃至板块构造（参见《木卫二上发现板块构造证据》）这样一些一度被认为是“地球土特产”的复杂系统。这些跟地球极其相似的特征，使它们成为人们探索地外生命的重点关照对象。总之，太阳系的小冰球们似乎天生就带着一箩筐的“新鲜事”。你不用刻意盯着它，说不定没过几天，新鲜事自然就冒出来了。

这不，趣事果然又来了。近期研究表明，这些天体的核心可能是一个复杂的N体系统。说起星核，咱们平时的印象，不外乎就是一个圆圆的“蛋黄”，上面覆盖着地幔和地壳（比如地球），不是吗？非也。美国罗切斯特大学的艾丽丝·奎林（Alice Quillen）教授会告诉你：现在不是这样了。冰质星球的最深处，很可能埋藏着一大堆“小星核”。它们密密麻麻地聚集着，涨落、蠕动、释放出汩汩的能量，从而控制着星球表面的高低起伏。

横贯星体的大裂谷

说起冰质星球表面的高低起伏，最引人注目的，可能当数一条条横贯表面的大裂谷了。这也是奎林教授提出的这套新动力学模型要解释的主要现象。

大裂谷听上去似乎没什么特别，实际上却并不是每颗星球都能拥有的结构。要想在表面发育裂谷，一个很重要的前提是：星球内部处于动力学的活跃状态。一如地幔柱（参见《来自地幔的毁灭之柱》）给地球表面留下了东非大裂谷这样的壮观地貌，一个巨大的热源（地核）、以及一个活跃的塑性对流体系（地幔），是地表出现复杂形貌的动力学前提。

但很不幸，咱们上面说的可是地球，是太阳系里体积最大的岩石星体，得益于形成时充沛的吸积物质，它贮存着巨大而丰富的初始能量；与此同时，地球庞大的体积避免了内部热量的快速逸散。得益于此，地球的地幔可以长期维持其内部软流圈的运转，而不至于彻底冷凝下来。

这些条件，都不是月球、冥王星这类小天体能“hold住”的东西——小天体们能量少、冷得又快，天生不足以长久维持软流圈。就算木卫二在某种意义上具有“板块构造”，那也不过是一种非常精妙的“模拟”罢了：厚厚的冰层对应着“地壳”，内部半熔融态的冰体则模拟了“软流圈”，整个板块构造系统，从动力体系到受力体系，其实都是它那个单一的冰壳。

道理是这样没错，现实却让人瞠目结舌。无论是新视野号（New Horizons）去年才拍到的冥卫一卡戎（charon)，还是其他一些巨行星的卫星（比如土卫三），表面上往往存在一些大型裂谷。在同比尺度下，这些裂谷之于星体，甚至远远地超过了东非裂谷之于地球的规模。这就尴尬了，既然没有板块构造，是谁在如此强烈地塑造着星体的形貌呢？答案是：N体问题。

地心的N体

你可能会说，宇宙中出现N体问题没啥好奇怪的。很多人都能想到那个离地球最近、在各种科幻作品中频频亮相的著名三体系统——半人马座南门二（Alpha Centauri）。但在本文里，关键词可得稍微变一下了。我们这儿说的N体系统，并不像南门二那样存在于几个天体之间，而是深埋在一颗天体的内部。换句话说，它的词头不是Inter-，而是Inner-。

奎林教授认为，冰质天体的核心，并非如我们通常想象的那样，是一个整体、均质的球形。相反，它由许多微小的、相对独立的个体组成。在这些个体之间充斥着作用力，就像一个个用弹簧绑定了的小球。这些被弹簧连起来的小球，便构成了一套N体系统。

之后的问题，便是谁来激活这个系统了。考虑到这些冰质天体往往都是一颗大行星的卫星——比如土卫三和天卫一，在公转时会受到巨大的潮汐拉力。比起稳固的单一球状地核，一个由无数“小小地核”组成的“松散联盟”，当然更容易被潮汐力激活。当这套N体系统内的小球们纷纷开始蠕动、震荡的时候，便构成了一个活跃的内动力源。这样，就算没有软流圈和板块构造，也同样可以在冰质星球的表面塑造出大型裂谷系统。

冰质天体的新鲜快报，就暂时报道到这里了。对于我们地球来说，似乎完全不用担忧哪天也会来个类似的地质事件。至于原因，倒不是因为我们有个更稳定的地核，而是因为我们那个活蹦乱跳的软流圈带来的头疼事儿，其实要比N体系统多得多。且不说火山、地震这类能频繁骚扰到我们日常生活的内动力地质灾害，直接拉回地质尺度，看看地幔柱一旦捅破地表，我们这可爱的生物圈会被吓成什么样子吧！（编辑：Steed）


原帖来自于：http://www.guokr.com/article/441491/

视频：
http://www.tudou.com/programs/vi ... d=67852927_06_02_99
奎林将冰质天体的核心看作N体系统，并在最外层加上一个冰壳，通过上述计算机模拟便可以演示，当受到另一天体的引力潮汐作用时，这个冰质天体的表面便会出现巨大的裂纹。视频来源：罗切斯特大学

贴图：新视野号拍摄了冥卫一卡戎的清晰照片，可以看到一条裂谷贯穿整颗星球。新的动力学模型将它的内核看作是N体系统，可以解释这条裂谷的形成。图片来源：NASA/APL


别看太阳系这一大家子里大小天体形形色色，实际上除了屈指可数的四大气态巨人之外，剩下的都不外乎是冰或岩石的造物。比起光秃秃的岩石星球，冰质星球有趣的地方简直多了去啦！比如，它们的表面覆盖着厚厚的冰层，简直就是雪球事件在今日的翻版（参见《冰封全球的亘古极寒》）。在厚厚的冰层下，很可能还有着温度适宜的液态水海洋——适宜到你不用担心防寒保暖就能在里面畅游。除此之外，它们很可能还具有富氧的大气层，乃至板块构造（参见《木卫二上发现板块构造证据》）这样一些一度被认为是“地球土特产”的复杂系统。这些跟地球极其相似的特征，使它们成为人们探索地外生命的重点关照对象。总之，太阳系的小冰球们似乎天生就带着一箩筐的“新鲜事”。你不用刻意盯着它，说不定没过几天，新鲜事自然就冒出来了。

这不，趣事果然又来了。近期研究表明，这些天体的核心可能是一个复杂的N体系统。说起星核，咱们平时的印象，不外乎就是一个圆圆的“蛋黄”，上面覆盖着地幔和地壳（比如地球），不是吗？非也。美国罗切斯特大学的艾丽丝·奎林（Alice Quillen）教授会告诉你：现在不是这样了。冰质星球的最深处，很可能埋藏着一大堆“小星核”。它们密密麻麻地聚集着，涨落、蠕动、释放出汩汩的能量，从而控制着星球表面的高低起伏。

横贯星体的大裂谷

说起冰质星球表面的高低起伏，最引人注目的，可能当数一条条横贯表面的大裂谷了。这也是奎林教授提出的这套新动力学模型要解释的主要现象。

大裂谷听上去似乎没什么特别，实际上却并不是每颗星球都能拥有的结构。要想在表面发育裂谷，一个很重要的前提是：星球内部处于动力学的活跃状态。一如地幔柱（参见《来自地幔的毁灭之柱》）给地球表面留下了东非大裂谷这样的壮观地貌，一个巨大的热源（地核）、以及一个活跃的塑性对流体系（地幔），是地表出现复杂形貌的动力学前提。

但很不幸，咱们上面说的可是地球，是太阳系里体积最大的岩石星体，得益于形成时充沛的吸积物质，它贮存着巨大而丰富的初始能量；与此同时，地球庞大的体积避免了内部热量的快速逸散。得益于此，地球的地幔可以长期维持其内部软流圈的运转，而不至于彻底冷凝下来。

这些条件，都不是月球、冥王星这类小天体能“hold住”的东西——小天体们能量少、冷得又快，天生不足以长久维持软流圈。就算木卫二在某种意义上具有“板块构造”，那也不过是一种非常精妙的“模拟”罢了：厚厚的冰层对应着“地壳”，内部半熔融态的冰体则模拟了“软流圈”，整个板块构造系统，从动力体系到受力体系，其实都是它那个单一的冰壳。

道理是这样没错，现实却让人瞠目结舌。无论是新视野号（New Horizons）去年才拍到的冥卫一卡戎（charon)，还是其他一些巨行星的卫星（比如土卫三），表面上往往存在一些大型裂谷。在同比尺度下，这些裂谷之于星体，甚至远远地超过了东非裂谷之于地球的规模。这就尴尬了，既然没有板块构造，是谁在如此强烈地塑造着星体的形貌呢？答案是：N体问题。

地心的N体

你可能会说，宇宙中出现N体问题没啥好奇怪的。很多人都能想到那个离地球最近、在各种科幻作品中频频亮相的著名三体系统——半人马座南门二（Alpha Centauri）。但在本文里，关键词可得稍微变一下了。我们这儿说的N体系统，并不像南门二那样存在于几个天体之间，而是深埋在一颗天体的内部。换句话说，它的词头不是Inter-，而是Inner-。

奎林教授认为，冰质天体的核心，并非如我们通常想象的那样，是一个整体、均质的球形。相反，它由许多微小的、相对独立的个体组成。在这些个体之间充斥着作用力，就像一个个用弹簧绑定了的小球。这些被弹簧连起来的小球，便构成了一套N体系统。

之后的问题，便是谁来激活这个系统了。考虑到这些冰质天体往往都是一颗大行星的卫星——比如土卫三和天卫一，在公转时会受到巨大的潮汐拉力。比起稳固的单一球状地核，一个由无数“小小地核”组成的“松散联盟”，当然更容易被潮汐力激活。当这套N体系统内的小球们纷纷开始蠕动、震荡的时候，便构成了一个活跃的内动力源。这样，就算没有软流圈和板块构造，也同样可以在冰质星球的表面塑造出大型裂谷系统。

冰质天体的新鲜快报，就暂时报道到这里了。对于我们地球来说，似乎完全不用担忧哪天也会来个类似的地质事件。至于原因，倒不是因为我们有个更稳定的地核，而是因为我们那个活蹦乱跳的软流圈带来的头疼事儿，其实要比N体系统多得多。且不说火山、地震这类能频繁骚扰到我们日常生活的内动力地质灾害，直接拉回地质尺度，看看地幔柱一旦捅破地表，我们这可爱的生物圈会被吓成什么样子吧！（编辑：Steed）


原帖来自于：http://www.guokr.com/article/441491/

视频：
http://www.tudou.com/programs/vi ... d=67852927_06_02_99
奎林将冰质天体的核心看作N体系统，并在最外层加上一个冰壳，通过上述计算机模拟便可以演示，当受到另一天体的引力潮汐作用时，这个冰质天体的表面便会出现巨大的裂纹。视频来源：罗切斯特大学

贴图：新视野号拍摄了冥卫一卡戎的清晰照片，可以看到一条裂谷贯穿整颗星球。新的动力学模型将它的内核看作是N体系统，可以解释这条裂谷的形成。图片来源：NASA/APL