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谷神星亮点源自地表下的咸水

曙光号小行星探测器于2015年首次观测到谷神星上的神秘亮点,这个发现当即引起了轰动。之后的研究发现表明这些亮点实则是谷神星内部大量卤水渗出地表时留下的盐沉积。它们或是刚形成不久,或是正在形成中。

图中显示的是谷神星上的奥卡托陨石坑。谷神星是小行星带中最大的一颗矮行星。陨石坑中的白色部分为盐类沉积物。

该动图是若干图片经过伪色处理后合成的结果。【图源】:美国国家航天宇航局/加利福尼亚理工学院喷气实验室/加州大学洛杉矶分校/微处理系统/德国航天航空中心/国际开发协会

2015年,曙光号小行星探测器在飞近过程中发现这颗矮行星的表面上有一些神秘亮点。谷神星表面上的这些反光程度极高的物质,曾一度被观测人员戏称为“外星光束”。

科学家们起初对反光形成的原因感到不解。原来反光来自于谷神星表面的大量亮点,这些亮点现被证实为这个小世界表面上的盐沉积,主要成分为碳酸钠。科学家称,这些亮点可能是液体渗出表面并脱水后形成的盐结皮。但这些液体是从哪里渗出的呢? 2018年10月,在曙光号探测任务接近尾声时,探测器下降至距谷神星表面22英里(约35千米)的高度,并在谷神星亮点区域内捕捉到一些新信息。正是借助这次探测收集的信息,科学家们得以解释“亮点”的来源。

负责曙光号项目的科学家表示谷神星表面的含盐液态水来自行星地表深处的卤水或浓盐水储层。据科学家所称,该卤水储层深约25英里(40千米),可延伸数百英里。而谷神星本身直径还不到600英里(1000公里),可见其内部卤水储层是相对而言非常大的。

上述发现已以专题形式刊登在《自然天文学》,《自然地球科学》和《自然通讯》期刊上。研究发现还揭示了谷神星最著名的亮点,奥卡托陨石坑区域地质活动的活跃程度。(阿好)

2015年,当美国宇航局的曙光号飞船接近矮行星谷神星时。它在谷神星表面发现了两个奇怪的亮点。 有人打趣说是“外星人的车头灯”, 但还不能解释这些斑点。 现在我们知道它们是相对较新的盐矿床。

一张照片拍摄于2015年2月19日,距离近29,000英里(46,000公里)。它揭示了谷神星上最亮的点有个较暗的伴星,它位于同一个陨石坑,现在被称为奥卡托陨石坑。图片来自美国国家航天宇航局/加利福尼亚理工学院喷气实验室/加州大学洛杉矶分校/微处理系统/德国航天航空中心/国际开发协会(逆光)




谷神星的亮点距离其表面仅240英里(385公里)(低于地球上国际空间站的高度)。图片来自美国国家航天宇航局/加利福尼亚理工学院喷气实验室/加州大学洛杉矶分校/微处理系统/德国航天航空中心/国际开发协会(逆光)


奥卡托陨石坑和亮点的图像覆盖在一个数字地形模型上

谷神星在2006年被国际天文学联合会(IAU)重新归类为矮行星,

与此同时,从1801年发现的第一颗小行星,之前被称为谷神星的冥王星的行星地位降级。早在2015年曙光号到达谷神星之前,就有迹象表明谷神星上存在明亮区域。通过望远镜观察,科学家们注意到在矮行星上有一种未知的漫射明亮区域。科学家们在声明中说:他们知道,微陨石经常撞击谷神星表面,使之变得粗糙,留下碎片。随着时间的推移,这会使明亮的区域变暗。所以它们的亮度表明它们其实很年轻。试图了解这些区域的来源,以及这些物质为何如此新,是“曙光号”2017年至2018年最后一次延长任务的主要关注点。从它的近轨道处,曙光号捕获了在奥卡托陨石坑内的两个不同的、高度反射的区域的详细图像,随后被命名为农神节光斑和维娜利亚光斑(光斑的意思是明亮的区域)。

这项研究不仅证实了明亮区域是年轻的,一些不到200万年。它还发现,驱动这些沉积物的地质活动可能还在继续。这一结论依赖于科学家的一个关键发现:盐化合物(氯化钠与水和氯化铵的化学结合)集中在农神节光斑中。科学家解释说:在谷神星表面,含盐的水在几百年内迅速脱水。但是“曙光号”的测量结果显示,那里仍然有水,所以这些液体一定是最近才到达地表的。这既证明了在奥卡托陨石坑区域下面存在液体,也证明了物质正在从地质深处转移到地表。太阳系中冰冷的天体地质活动主要发生在冰冷的卫星上,这是由它们与更大的行星之间的引力相互作用来的。但“卤水运动”到谷神星表面的情况则不同,因为这个小世界并不特别靠近空间中任何可能吸引着它的大天体。相反,科学家们发现了两条主要路径,可以让谷神星内部的液体到达表面。

曙光号的首席研究员卡罗尔·雷蒙德说:“对于农神节光斑的大量沉积物,大部分的盐来自于地表下的一个泥泞区域,大约2000万年前,该区域被形成陨石坑的撞击热融化了。”几百万年后,撞击产生的热量消退了;然而,撞击也产生了巨大的裂缝,这些裂缝可能会到达深层的、寿命较长的储层,使盐水继续渗透到地表。在谷神星上可能正在进行的活动——海水从它的内部移动到它的表面——的发现表明,在我们的太阳系中,其他不是卫星的大型富含冰的天体也可能是活跃的。




这幅镶嵌图像使用了假彩色来突出最近被发现的盐卤,或称咸液,它们是从谷神星地壳下的一个深储层中被挤出来的。在这张奥卡托陨石坑区域的照片中,它们看起来有些发红。图片来自美国国家航天宇航局/加利福尼亚理工学院喷气实验室/加州大学洛杉矶分校/微处理系统/德国航天航空中心/国际开发协会


“曙光”号是唯一一架去过两个外星目的地的飞行器——它去过谷神星和巨大的小行星“灶神星”。由于采用了离子推进系统,“曙光”号才能够完成这项双重任务。科学家在声明中是这样解释的:


当“曙光”号使用最后一种燃料“肼”作为其方位控制系统的能源时,它既无法指向地球进行通信,也无法将其太阳能电池阵列对准太阳发电。由于发现谷神星表面有有机物质、地表以下有液体,行星保护规则要求“曙光”号必须被放置在一个长期轨道上,以防止它在几十年内撞击这颗矮行星。

美国宇航局“曙光”号任务主管马克·雷曼在一份声明中说:

“曙光”号完成的任务远远超出了我们在其非凡的外星探险之旅开始时的期望。当它漫长而富有成效的任务结束时,这些令人兴奋的新发现,是献给这个了不起的星际探险家的一篇绝妙颂词。

这幅由谷神星奥卡托尔陨石坑组成的拼接图片,是美国宇航局“曙光”号在2018年第二次执行任务时拍摄的。明亮的凹坑和小丘(前景)是在大约2000万年前形成陨石坑的撞击后,奥卡托陨石坑富含水的地面冻结时释放出来的含盐液体形成的。图片来自美国国家航天宇航局/加利福尼亚理工学院喷气实验室/加州大学洛杉矶分校/微处理系统/德国航天航空中心/国际开发协会/美国大学空间研究协会/月球与行星研究所。

概要:科学家们研究了来自“曙光”号的数据后表示,谷神星表面的盐类沉积物来自这颗矮行星内部深处的一个盐卤(富含盐分的水)储层。这个盐卤储层据估计约25英里(40千米)深,数百英里宽……在一个直径不到600英里(1000公里)的小世界上,这可真是令人瞩目啊。


作者:Deborah Byrd

FY:Astronomical volunteer team

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