美國宇航局的「黎明號」探測器解開了矮行星穀神星的多重謎題

2020-12-05 天文在線

黎明號成為揭示穀神星迷霧的明燈

圖解：這張全地圖顯示出穀神星表面較明顯的的光澤，其中包含了超出人類視覺範圍的紅外波長。圖源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

就在幾年前，哈勃太空望遠鏡從數百萬英裡外拍攝到的穀神星地圖是有史以來解析度最高的，但僅僅只能看到大約20英裡(32公裡)大小的特徵。而在今天，美國國家航空航天局的黎明號太空飛行器剛剛公布了它在離地表僅240英裡(385公裡)的軌道上拍攝的圖像，由此我們現在可以分辨出穀神星上小到115英尺(35米)寬的特徵。我們過去所發現的這個領域，不僅有點類似於我們的月球，布滿中小型隕石坑，更多的是有大量的未解之謎，包括缺乏大型隕石坑，並且有奇怪的白色亮斑沿著表面分布在不同的地點，其地殼的化學組成更是五花八門。

但最新公布的數據解開了許多謎團，而且結果相當驚人。除了攝影機，黎明號探測器上還有許多精密的儀器，它們對顏色差異、分子的存在或缺少、伽馬射線的發射等等都很敏感。以下是我們剛剛發現的三個重點，每一個都說明了科學是一個循序漸進的過程，總會有新的知識來回答新的問題。

圖解：這張由美國國家航空航天局黎明號探測器拍攝的圖片顯示了明暗對比點。這樣的視角可以突出穀神星表面細微的顏色差異。在這張圖片中，奧卡託隕石坑的亮點以增強的顏色呈現。圖源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI/LPI

奧卡託隕石坑內部的超亮斑早在去年12月，我們就知道穀神星奧卡託環形山中的白色亮斑的主要成分是鹽，但為什麼這些點如此明亮和獨立仍是一個謎。這些鹽灘比穀神星表面的其他地方都要亮，甚至比其他的白點都要亮，它們反射的陽光比其他任何地方都要大得多，且只存在於這個隕石坑的底部。

這組新的數據給出了一個奇妙的解釋：我們所看到的明亮的鹽灘，它們位於一個穹頂狀區域的最頂部，海拔比迄今為止該領域所探測的任何其他地方都要低。奧卡託隕石坑深4公裡(2.5英裡)，這些鹽起源於中心頂部就是一個極具啟發性的特點，它們只出現在少數幾個獨立的沉積地點。

一個撞擊器——就是造成隕石坑的那個——激發了地表以下的揮發物和水。礦物質溶解在水中，當水蒸發/升華時，鹽就留下來了。

造成隕石坑的撞擊現象在隕石坑的底部留下了可乘之機，而一種地質特徵，某種未知類型的噴發，則利用這個機會沉積鹽類。

又或者，巖溶裂隙、穹頂裂縫和坑壁條紋都指向發生的地質活動，可能是地下的冰/水上浮並留下了鹽沉積的痕跡。

針對這個隕石坑的地質年代測定法需要更好的測繪，和改進對坑壁、地面和穹頂的幾何分析，這將有助於我們確定哪種解釋是最合理的。

圖解：這張彩色的穀神星全球地圖是由馬賽克成像的。圖源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

穀神星可能存在地下冰，但只在兩極黎明號上有一個儀器——伽馬射線和中子探測器(GRaND)——它從12月開始從穀神星獲取數據。伽馬射線和中子是從宇宙射線與穀神星上的礦物相互作用之處放射出來的。在穀神星的大部分表面，它證實了有碳基和矽基礦物的存在，且中子的數量大致相同，這就是證據。但是極地地區(包括北極和南極)的中子比其他所有地方都要少，這表明在這些高緯度地區有更多的氫。

圖解：這張圖顯示了穀神星北半球的一部分，以及NASA黎明號探測器上的伽瑪射線和中子探測器(GRaND)獲得的中子計數數據。圖源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF

當然，氫是組成水的關鍵成分。但是在兩極的任何地方都看不見水，這表明它可能是以地表水的形式存在，很可能就在穀神星表層物質的頂部一米(3英尺)內。隨著未來繼續會有來自GRaND的數據，我們應該能夠確定這些地點水的存在形式和豐度。「我們的分析將驗證一個長期以來的預測，即水冰可以在穀神星寒冷、高緯度的地表下存在數十億年。」GRaND儀器的負責人湯姆·佩特曼(Tom Pettyman)如是說。

圖解：圖片拍攝於Oxo隕石坑。圖源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

穀神星上第二亮的隕石坑Oxo是唯一有地表水的地方這個9公裡(6英裡)寬的小隕石坑很可能非常年輕，因為水冰在陽光下應該只能升華幾百萬年，顯然比這個世界的壽命短得多。幾乎所有隕石坑的地表水都枯竭了，所以該隕石坑要麼是才形成的的隕石坑，要麼是山體滑坡導致這些水暴露出來。未來的分析應該能夠揭示表面上是否還有其他水冰存在（密度低於現已發現的水冰密度），以及測定這是否是純水冰，還是與礦物質結合的結晶水，這會使他們比起原有結構更加穩定來抵抗升華的進行。

圖解：奧卡託隕石坑直徑57英裡(92公裡)，深2.5英裡(4公裡)，是穀神星上最明亮的區域。圖源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

穀神星是小行星帶中最大的天體，正如黎明號所展示給我們的，它與我們測繪的另一顆小行星——灶神星有很大的不同。正如黎明號的代表人卡羅爾·雷蒙德所說：「我們很高興能公布這些美麗的新圖像，尤其是奧卡託隕石坑，它說明了穀神星表面過程形成的複雜性。現在我們可以在高解析度下看到穀神星神秘的亮斑、表面礦物和形態，我們正忙著找出是什麼樣的經歷形成了這顆獨特的矮行星。通過比較穀神星和灶神星，我們將獲得關於早期太陽系的新見解。」也許還有更大的謎團有待這次任務來解開。

作者： Ethan Siegel Senior Contributor

FY: 諾諾

如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 「黎明號」探測器!
    黎明號，也稱為曙光號，是美國宇航局的無人空間探測器，於2007年9月27日發射升空，目的是探索小行星帶最大的兩顆原行星：灶神星與矮行星穀神星，是第一架環繞矮行星的探測器，也是首架在任務期間成功進入兩顆太陽系天體軌道探測器。
  • 「黎明號」最新探測 太陽系矮行星穀神星是海洋世界
    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp8月11日消息，作為太陽系小行星帶中已知最大的天體，矮行星穀神星最新被探測研究發現是一個海洋世界。圖為「黎明」號探測器拍攝的穀神星。
  • 矮行星穀神星研究新發現
    美國宇航局的黎明號太空飛行器在距離穀神星最近的最後一圈繞行時，拍下了這張激動人心的圖像。圖源：NASA/JPL-CALTECH/UCLA/MPS/DLR/IDA撰文：MICHAEL GRESHKO在火星與木星之間的小行星帶裡，矮行星穀神星體積雖小，卻蘊藏著大大的驚喜。美國宇航局黎明號探測器進行的大量研究發現，穀神星是一顆地質活躍的天體，有冰火山以及遠古海洋遺存。
  • 矮行星穀神星研究新發現
    圖源：NASA/JPL-CALTECH/UCLA/MPS/DLR/IDA撰文：MICHAEL GRESHKO 　　在火星與木星之間的小行星帶裡，矮行星穀神星體積雖小，卻蘊藏著大大的驚喜。美國宇航局黎明號探測器進行的大量研究發現，穀神星是一顆地質活躍的天體，有冰火山以及遠古海洋遺存。
  • 距地球最近的矮行星穀神星的地質很活躍
    圖源：NASA/JPL-CALTECH/UCLA/MPS/DLR/IDA撰文：MICHAEL GRESHKO 　　在火星與木星之間的小行星帶裡，矮行星穀神星體積雖小，卻蘊藏著大大的驚喜。美國宇航局黎明號探測器進行的大量研究發現，穀神星是一顆地質活躍的天體，有冰火山以及遠古海洋遺存。
  • 國際最新研究:太陽系矮行星穀神星是一個海洋世界
    中新社北京8月11日電 (記者 孫自法)作為太陽系小行星帶中已知最大的天體，矮行星穀神星最新被探測研究發現是一個海洋世界。
  • 國際最新研究：太陽系矮行星穀神星是一個海洋世界
    中新社北京8月11日電 (記者 孫自法)作為太陽系小行星帶中已知最大的天體，矮行星穀神星最新被探測研究發現是一個海洋世界。施普林格·自然旗下國際學術期刊《自然-天文學》《自然-地球科學》《自然-通訊》最新集中發表7篇有關「黎明號」(Dawn)探測器近探穀神星的行星科學研究論文稱，「黎明號」任務對穀神星的第二次延長觀測結果顯示，穀神星是一個海洋世界，並且在最近的過去可能地質活動活躍，這為這顆矮行星的歷史和形成提供了進一步認知
  • 「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...
    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。
  • 穀神星的亮斑到底是什麼?地球上還沒人知道
    美國宇航局(NASA)在過去數月的探測任務中，藉助「黎明號」探測器對矮行星穀神星進行六次地圖繪製，儘管諸多細節不斷曝光，但對於表面為何出現明亮斑點至今沒有正確合理的解釋
  • 當黎明號遇上穀神星——穀神星是否存在地下海洋?
    2015年3月6日，美國黎明號小行星探測器飛抵穀神星進行探測。該探測器是於2007年9月27日發射升空的，它在2011年7月首先進入了灶神星軌道，對其展開了14個月的探測，採集了關於灶神星的珍貴數據和圖像；然後，又飛往穀神星進行探測。穀神星是顆什麼樣的行星？這件事對於人類有什麼重要的意義？
  • 宇宙探秘;矮行星穀神星及穀神星上神秘的光斑
    穀神星是太陽系中最小的、也是唯一位於小行星帶的矮行星。（太陽系幾個著名的矮行星。）穀神星直徑約為945公裡，主要由巖石和冰組成（初步推測水佔穀神星體積的40%。）穀神星看起來就像一個漂浮在太空中的一個實心巖石球。（2015年5月拍攝的穀神星照片，穀神星極可能曾經是一個海洋星球。）
  • 「黎明號」探測器最新發現！穀神星上神秘的「光斑」，竟是一片片高鹽度的海洋
    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。
  • 美國探測器在太陽系矮行星上發現海洋，專家：或存在生命
    這兩天，《自然-天文學》《自然-地球科學》《自然-通訊》最新集中發表7篇有關「黎明號」(Dawn)探測器近探穀神星的行星科學研究論文稱，「黎明號」任務對穀神星的第二次延長觀測結果顯示，穀神星是一個海洋世界。
  • 美國探測器在太陽系矮行星上發現海洋,專家:或存在生命
    這兩天，《自然-天文學》《自然-地球科學》《自然-通訊》最新集中發表7篇有關「黎明號」(Dawn)探測器近探穀神星的行星科學研究論文稱，「黎明號」任務對穀神星的第二次延長觀測結果顯示，穀神星是一個海洋世界。
  • 矮行星上疑似出現金字塔,或可揭開太陽系形成之謎
    在太陽系當中，除了地球以外，還有著其它的行星以及衛星和矮行星。除此之外，還有許多的小行星。長久以來，人類更多地將研究的目光放在的其它行星上，希望找到一些生命誕生的跡象，但是卻忽略了一些小行星和矮行星。其實在太陽系的小行星帶上，也存在著許多生命誕生的秘密，甚至能夠揭開太陽系的形成之謎。科學家就在火星和木星軌道間的小行星帶中發現了這樣一顆隱藏著大秘密的矮行星——穀神星。
  • 矮行星「穀神星」地下深處存在鹹水
    Dwarf Planet Ceres Has Salty Ocean Deep Underground矮行星「穀神星」地下深處有鹹水穀神星是火星和木星之間的行星帶中最大的天體。一項新的研究顯示，科學家們認為這顆矮行星的低溫表層下含有大量鹹水。The researchers describe Ceres as an 「ocean world」 - a place that could have the right conditions to support living organisms.
  • 矮行星「穀神星」地下深處有鹹水
    Dwarf Planet Ceres Has Salty Ocean Deep Underground矮行星「穀神星」地下深處有鹹水穀神星是火星和木星之間的行星帶中最大的天體。一項新的研究顯示，科學家們認為這顆矮行星的低溫表層下含有大量鹹水。
  • 研究「黎明號」的新數據：還有穀神星上4000米高的獨特大山
    根據美國宇航局黎明號宇宙飛船的觀測結果拍攝，顯示了矮行星穀神星上最大的一座山黎明號是第一個環繞火星和木星之間小行星帶的天體運行任務，它在大型小行星灶神星和矮行星穀神星上都待過。穀神星是太陽系中僅有的五顆公認矮行星之一(冥王星是另一顆)。「黎明號」於2015年3月6日進入穀神星的軌道，研究了它冰冷、坑坑窪窪、凹凸不平的表面，直到2018年10月耗盡燃料。
  • 人類即將與穀神星進行史上最親密的接觸!
    博科園：科學科普-太空探索類美國國家航空航天局(NASA)的一艘宇宙飛船即將與穀神星(Ceres)親密接觸，這是一顆巨大的小行星，也是太陽系內部的矮行星。本月，美國國家航空航天局的「黎明號」宇宙飛船將進入軌道，在距離穀神星最近的點處，掠過距離穀神星只有22英裡(35公裡)的軌道，讓「黎明號」能夠獲得迄今為止對這顆矮行星的最佳觀測。在最遠的一點，新的橢圓軌道將攜帶黎明超過2500英裡(4000公裡)。
  • 黎明號探測器看到了太陽系中最奇怪的地方
    在2018年的幾個月裡，美國宇航局的太空飛行器拍了太陽系中最奇怪的地方之一，由於NASA的黎明號宇宙飛船用完了最後一滴燃料，它為科學家提供了令人振奮的太空觀察資料。在任務的最後幾個月中，黎明號飛越了矮行星的表面僅22英裡（35公裡），並將其能量集中在了奧卡託火山口上