穀神星亮點源自地表下的鹹水

2020-08-22 天文在線

曙光號小行星探測器於2015年首次觀測到穀神星上的神秘亮點，這個發現當即引起了轟動。之後的研究發現表明這些亮點實則是穀神星內部大量滷水滲出地表時留下的鹽沉積。它們或是剛形成不久，或是正在形成中。

圖中顯示的是穀神星上的奧卡託隕石坑。穀神星是小行星帶中最大的一顆矮行星。隕石坑中的白色部分為鹽類沉積物。

該動圖是若干圖片經過偽色處理後合成的結果。【圖源】：美國國家航天宇航局/加利福尼亞理工學院噴氣實驗室/加州大學洛杉磯分校/微處理系統/德國航天航空中心/國際開發協會

2015年，曙光號小行星探測器在飛近過程中發現這顆矮行星的表面上有一些神秘亮點。穀神星表面上的這些反光程度極高的物質，曾一度被觀測人員戲稱為「外星光束」。

科學家們起初對反光形成的原因感到不解。原來反光來自於穀神星表面的大量亮點，這些亮點現被證實為這個小世界表面上的鹽沉積，主要成分為碳酸鈉。科學家稱，這些亮點可能是液體滲出表面並脫水後形成的鹽結皮。但這些液體是從哪裡滲出的呢? 2018年10月，在曙光號探測任務接近尾聲時，探測器下降至距穀神星表面22英裡（約35千米）的高度，並在穀神星亮點區域內捕捉到一些新信息。正是藉助這次探測收集的信息，科學家們得以解釋「亮點」的來源。

負責曙光號項目的科學家表示穀神星表面的含鹽液態水來自行星地表深處的滷水或濃鹽水儲層。據科學家所稱，該滷水儲層深約25英裡（40千米），可延伸數百英裡。而穀神星本身直徑還不到600英裡（1000公裡），可見其內部滷水儲層是相對而言非常大的。

上述發現已以專題形式刊登在《自然天文學》，《自然地球科學》和《自然通訊》期刊上。研究發現還揭示了穀神星最著名的亮點，奧卡託隕石坑區域地質活動的活躍程度。（阿好）

2015年，當美國宇航局的曙光號飛船接近矮行星穀神星時。它在穀神星表面發現了兩個奇怪的亮點。 有人打趣說是「外星人的車頭燈」， 但還不能解釋這些斑點。 現在我們知道它們是相對較新的鹽礦床。

一張照片拍攝於2015年2月19日，距離近29,000英裡(46,000公裡)。它揭示了穀神星上最亮的點有個較暗的伴星，它位於同一個隕石坑，現在被稱為奧卡託隕石坑。圖片來自美國國家航天宇航局/加利福尼亞理工學院噴氣實驗室/加州大學洛杉磯分校/微處理系統/德國航天航空中心/國際開發協會（逆光）



穀神星的亮點距離其表面僅240英裡(385公裡)(低於地球上國際空間站的高度)。圖片來自美國國家航天宇航局/加利福尼亞理工學院噴氣實驗室/加州大學洛杉磯分校/微處理系統/德國航天航空中心/國際開發協會（逆光）


奧卡託隕石坑和亮點的圖像覆蓋在一個數字地形模型上

穀神星在2006年被國際天文學聯合會(IAU)重新歸類為矮行星，

與此同時，從1801年發現的第一顆小行星，之前被稱為穀神星的冥王星的行星地位降級。早在2015年曙光號到達穀神星之前，就有跡象表明穀神星上存在明亮區域。通過望遠鏡觀察，科學家們注意到在矮行星上有一種未知的漫射明亮區域。科學家們在聲明中說:他們知道，微隕石經常撞擊穀神星表面，使之變得粗糙，留下碎片。隨著時間的推移，這會使明亮的區域變暗。所以它們的亮度表明它們其實很年輕。試圖了解這些區域的來源，以及這些物質為何如此新，是「曙光號」2017年至2018年最後一次延長任務的主要關注點。從它的近軌道處，曙光號捕獲了在奧卡託隕石坑內的兩個不同的、高度反射的區域的詳細圖像，隨後被命名為農神節光斑和維娜利亞光斑(光斑的意思是明亮的區域)。

這項研究不僅證實了明亮區域是年輕的，一些不到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)集中在農神節光斑中。科學家解釋說:在穀神星表面，含鹽的水在幾百年內迅速脫水。但是「曙光號」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。這既證明了在奧卡託隕石坑區域下面存在液體，也證明了物質正在從地質深處轉移到地表。太陽系中冰冷的天體地質活動主要發生在冰冷的衛星上，這是由它們與更大的行星之間的引力相互作用來的。但「滷水運動」到穀神星表面的情況則不同，因為這個小世界並不特別靠近空間中任何可能吸引著它的大天體。相反，科學家們發現了兩條主要路徑，可以讓穀神星內部的液體到達表面。

曙光號的首席研究員卡羅爾·雷蒙德說:「對於農神節光斑的大量沉積物，大部分的鹽來自於地表下的一個泥濘區域，大約2000萬年前，該區域被形成隕石坑的撞擊熱融化了。」幾百萬年後，撞擊產生的熱量消退了;然而，撞擊也產生了巨大的裂縫，這些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。在穀神星上可能正在進行的活動——海水從它的內部移動到它的表面——的發現表明，在我們的太陽系中，其他不是衛星的大型富含冰的天體也可能是活躍的。



這幅鑲嵌圖像使用了假彩色來突出最近被發現的鹽滷，或稱鹹液，它們是從穀神星地殼下的一個深儲層中被擠出來的。在這張奧卡託隕石坑區域的照片中，它們看起來有些發紅。圖片來自美國國家航天宇航局/加利福尼亞理工學院噴氣實驗室/加州大學洛杉磯分校/微處理系統/德國航天航空中心/國際開發協會


「曙光」號是唯一一架去過兩個外星目的地的飛行器——它去過穀神星和巨大的小行星「灶神星」。由於採用了離子推進系統，「曙光」號才能夠完成這項雙重任務。科學家在聲明中是這樣解釋的:


當「曙光」號使用最後一種燃料「肼」作為其方位控制系統的能源時，它既無法指向地球進行通信，也無法將其太陽能電池陣列對準太陽發電。由於發現穀神星表面有有機物質、地表以下有液體，行星保護規則要求「曙光」號必須被放置在一個長期軌道上，以防止它在幾十年內撞擊這顆矮行星。

美國宇航局「曙光」號任務主管馬克·雷曼在一份聲明中說：

「曙光」號完成的任務遠遠超出了我們在其非凡的外星探險之旅開始時的期望。當它漫長而富有成效的任務結束時，這些令人興奮的新發現，是獻給這個了不起的星際探險家的一篇絕妙頌詞。

這幅由穀神星奧卡託爾隕石坑組成的拼接圖片，是美國宇航局「曙光」號在2018年第二次執行任務時拍攝的。明亮的凹坑和小丘（前景）是在大約2000萬年前形成隕石坑的撞擊後，奧卡託隕石坑富含水的地面凍結時釋放出來的含鹽液體形成的。圖片來自美國國家航天宇航局/加利福尼亞理工學院噴氣實驗室/加州大學洛杉磯分校/微處理系統/德國航天航空中心/國際開發協會/美國大學空間研究協會/月球與行星研究所。

概要:科學家們研究了來自「曙光」號的數據後表示，穀神星表面的鹽類沉積物來自這顆矮行星內部深處的一個鹽滷（富含鹽分的水）儲層。這個鹽滷儲層據估計約25英裡(40千米)深，數百英裡寬……在一個直徑不到600英裡（1000公裡）的小世界上，這可真是令人矚目啊。


作者：Deborah Byrd

FY：Astronomical volunteer team

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