「黎明號」探測器最新發現!穀神星上神秘的「光斑」,竟是一片片高...

2020-12-22 前瞻網

美國國家航空航天局的「黎明號」（(Dawn）宇宙飛船為科學家們提供了對矮行星穀神星非同尋常的近距離觀察。到2018年10月任務結束時，這個軌道飛行器已經下降到距離地表不到22英裡(35公裡)的高度，並揭示了穀神星為人所熟知的神秘明亮區域的清晰細節。

科學家們發現，這個星球上那些明亮的區域主要是由碳酸鈉——一種鈉、碳和氧的化合物——構成的沉積物。它們可能來自於滲透到表面並蒸發掉的液體，留下一層高度反光的鹽殼。但他們還沒有確定這些液體來自哪裡。

（圖文無關）

通過分析任務結束時收集到的數據以及高解析度引力數據和影像，「黎明號」的科學家們得出結論，這些液體來自一個很深的鹽水庫，也就是富含鹽的水。原來，穀神星是一個海洋世界，其曾有一段地質活動活躍時期，直到最近才結束。

通過研究穀神星的重力，科學家們對這顆矮行星的內部結構有了更多的了解，並且能夠確定穀神星的鹽水庫大約有25英裡(40公裡)深，數百英裡寬。

穀神星位於火星和木星之間的主要小行星帶。它並不像太陽系外的一些冰冷的衛星那樣，從與大型行星的引力相互作用所產生的內部加熱中受益。但是新的研究集中在穀神星57英裡寬(92公裡寬)的奧卡託(Occator)環形山隕石坑上——那裡有最廣闊的明亮區域——證實了穀神星和其他冰體一樣是一個富含水的星球。

這些發現也揭示了Occator隕石坑的地質活動範圍，7篇論文發表在《自然天文學》（Nature Astronomy）、《自然地球科學》（Nature Geoscience）和《自然通訊》（Nature Communications）8月10日出版的特別論文集上。美國、德國、義大利等多國團隊報導了「黎明號」任務對穀神星的第二次延長觀測。

美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的任務負責人馬克·雷曼（Marc Rayman）說:「『黎明』號在開始其非凡的地外探索時取得的成就，遠遠超出了我們的預期。」

揭開穀神星「光斑」的神秘面紗

早在2015年「黎明」號到達穀神星之前，科學家們就已經用望遠鏡觀測到了彌散明亮區域，但它們的性質尚不清楚。從它的近軌道，黎明號捕獲了在Occator隕石坑內的兩個不同的、高度反射的區域的圖像，隨後被命名為Cerealia光斑和Vinalia光斑。(「光斑」指的是明亮的區域。)

科學家們知道，微隕石經常撞擊穀神星的表面，把它弄得粗糙，留下碎片。隨著時間的推移，這種做法會使這些明亮的區域變暗。所以它們的亮度表明它們可能還很年輕。試圖了解這些區域的來源，以及這些物質為何如此新，是「黎明號」在2017年至2018年的最後一次延長任務的主要關注點。

這項研究不僅證實了明亮區域是年輕的——部分還不到200萬年。它還發現，驅動這些沉積物的地質活動可能還在繼續。這一結論依賴於科學家的一個關鍵發現：鹽化合物(氯化鈉與水和氯化銨的化學結合)集中在這些光斑中。

在穀神星的表面，含鹽的水在幾百年內迅速脫水。但「黎明號」的測量結果顯示，那裡仍然有水，所以這些液體一定是最近才到達地表的。這既證明了在Occator隕石坑區域下面存在液體，也證明了水中的物質正在從內部深處轉移到表面。

科學家們發現了液體到達地表的兩條主要途徑。Dawn首席研究員卡羅爾·雷蒙德（Carol Raymond）說:「對於Cerealia光斑上的大量沉積物來說，大部分的鹽來自於大約2000萬年前形成隕石坑的撞擊所產生的熱量融化的地表下的泥濘區域。」「幾百萬年後，撞擊產生的熱量消退了；然而，撞擊也產生了大裂縫，可能會到達深層的、壽命較長的儲層，使鹽水繼續滲透到地表。」

活躍地質：最近出現且不尋常

在我們的太陽系，冰冷的地質活動主要發生在冰冷的衛星上，這是由它們與行星之間的引力相互作用驅動的。但當鹽水流到穀神星表面時，情況就不一樣了，這表明其他大型富含冰的星體雖然不是衛星，但也可能是活躍的。

在Occator隕石坑最近發現液體的一些證據來自明亮的沉積物，但其他線索來自於各種有趣的圓錐形小山，讓人想起地球的pingos——極地地區由凍結的壓力地下水形成的小冰山。這樣的特徵已經在火星上發現，但在穀神星上的發現，標誌著它們首次在一顆矮行星上被觀察到——這些研究將為了解矮行星的歷史和形成提供重要認知。

在更大範圍內，科學家們能夠繪製出穀神星地殼結構密度作為深度的函數——這在富含冰的行星體中尚屬首次。通過重力測量，他們發現穀神星的地殼密度隨著深度顯著增加，遠遠超過了簡單的壓力效應。研究人員推斷，在穀神星的儲集層凍結的同時，鹽和泥漿正在併入地殼的下部。

由於其高效的離子推進系統，「黎明號」是唯一一艘環繞穀神星和灶神星這兩個外星目的地運行的太空飛行器。當「黎明號」使用了最後一種關鍵燃料聯氨用於控制方向的系統時，它既不能指向地球進行通信，也不能將其太陽能電池板指向太陽發電。由於穀神星表面發現了有機物質，而表面下發現了液體，行星保護規則要求「黎明號」被放置在一個長時間運行的軌道上，以防止它在幾十年內撞擊這顆矮行星。

噴氣推進實驗室（JPL）是位於加州帕薩迪納市的加州理工學院的一個分部，為位於華盛頓的NASA科學任務理事會管理著「黎明」號的任務。「黎明」號是NASA發現號計劃的一個項目，由位於阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心管理。噴氣推進實驗室負責黎明號的科學任務。位於維吉尼亞州杜勒斯的諾斯羅普·格魯曼公司設計並製造了這艘飛船。德國航空航天中心、馬克斯·普朗克太陽系研究所、義大利航天局和義大利國家天體物理研究所是該任務團隊的國際合作夥伴。

翻譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200811134900.htm

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