“黎明号”探测器最新发现!谷神星上神秘的“光斑”,竟是一片片高盐度的海洋

美国国家航空航天局的“黎明号”((Dawn)宇宙飞船为科学家们提供了对矮行星谷神星非同寻常的近距离观察。到2018年10月任务结束时,这个轨道飞行器已经下降到距离地表不到22英里(35公里)的高度,并揭示了谷神星为人所熟知的神秘明亮区域的清晰细节。

科学家们发现,这个星球上那些明亮的区域主要是由碳酸钠——一种钠、碳和氧的化合物——构成的沉积物。它们可能来自于渗透到表面并蒸发掉的液体,留下一层高度反光的盐壳。但他们还没有确定这些液体来自哪里。

“黎明号”探测器最新发现!谷神星上神秘的“光斑”,竟是一片片高盐度的海洋

(图文无关)

通过分析任务结束时收集到的数据以及高分辨率引力数据和影像,“黎明号”的科学家们得出结论,这些液体来自一个很深的盐水库,也就是富含盐的水。原来,谷神星是一个海洋世界,其曾有一段地质活动活跃时期,直到最近才结束。

通过研究谷神星的重力,科学家们对这颗矮行星的内部结构有了更多的了解,并且能够确定谷神星的盐水库大约有25英里(40公里)深,数百英里宽。

谷神星位于火星和木星之间的主要小行星带。它并不像太阳系外的一些冰冷的卫星那样,从与大型行星的引力相互作用所产生的内部加热中受益。但是新的研究集中在谷神星57英里宽(92公里宽)的奥卡托(Occator)环形山陨石坑上——那里有最广阔的明亮区域——证实了谷神星和其他冰体一样是一个富含水的星球。

这些发现也揭示了Occator陨石坑的地质活动范围,7篇论文发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)、《自然地球科学》(Nature Geoscience)和《自然通讯》(Nature Communications)8月10日出版的特别论文集上。美国、德国、意大利等多国团队报道了“黎明号”任务对谷神星的第二次延长观测。

美国宇航局南加州喷气推进实验室的任务负责人马克·雷曼(Marc Rayman)说:“‘黎明’号在开始其非凡的地外探索时取得的成就,远远超出了我们的预期。”

揭开谷神星“光斑”的神秘面纱

早在2015年“黎明”号到达谷神星之前,科学家们就已经用望远镜观测到了弥散明亮区域,但它们的性质尚不清楚。从它的近轨道,黎明号捕获了在Occator陨石坑内的两个不同的、高度反射的区域的图像,随后被命名为Cerealia光斑和Vinalia光斑。(“光斑”指的是明亮的区域。)

科学家们知道,微陨石经常撞击谷神星的表面,把它弄得粗糙,留下碎片。随着时间的推移,这种做法会使这些明亮的区域变暗。所以它们的亮度表明它们可能还很年轻。试图了解这些区域的来源,以及这些物质为何如此新,是“黎明号”在2017年至2018年的最后一次延长任务的主要关注点。

这项研究不仅证实了明亮区域是年轻的——部分还不到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)集中在这些光斑中。

在谷神星的表面,含盐的水在几百年内迅速脱水。但“黎明号”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Occator陨石坑区域下面存在液体,也证明了水中的物质正在从内部深处转移到表面。

科学家们发现了液体到达地表的两条主要途径。Dawn首席研究员卡罗尔·雷蒙德(Carol Raymond)说:“对于Cerealia光斑上的大量沉积物来说,大部分的盐来自于大约2000万年前形成陨石坑的撞击所产生的热量融化的地表下的泥泞区域。”“几百万年后,撞击产生的热量消退了;然而,撞击也产生了大裂缝,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。”

活跃地质:最近出现且不寻常

在我们的太阳系,冰冷的地质活动主要发生在冰冷的卫星上,这是由它们与行星之间的引力相互作用驱动的。但当盐水流到谷神星表面时,情况就不一样了,这表明其他大型富含冰的星体虽然不是卫星,但也可能是活跃的。

在Occator陨石坑最近发现液体的一些证据来自明亮的沉积物,但其他线索来自于各种有趣的圆锥形小山,让人想起地球的pingos——极地地区由冻结的压力地下水形成的小冰山。这样的特征已经在火星上发现,但在谷神星上的发现,标志着它们首次在一颗矮行星上被观察到——这些研究将为了解矮行星的历史和形成提供重要认知。

在更大范围内,科学家们能够绘制出谷神星地壳结构密度作为深度的函数——这在富含冰的行星体中尚属首次。通过重力测量,他们发现谷神星的地壳密度随着深度显著增加,远远超过了简单的压力效应。研究人员推断,在谷神星的储集层冻结的同时,盐和泥浆正在并入地壳的下部。

由于其高效的离子推进系统,“黎明号”是唯一一艘环绕谷神星和灶神星这两个外星目的地运行的航天器。当“黎明号”使用了最后一种关键燃料联氨用于控制方向的系统时,它既不能指向地球进行通信,也不能将其太阳能电池板指向太阳发电。由于谷神星表面发现了有机物质,而表面下发现了液体,行星保护规则要求“黎明号”被放置在一个长时间运行的轨道上,以防止它在几十年内撞击这颗矮行星。

喷气推进实验室(JPL)是位于加州帕萨迪纳市的加州理工学院的一个分部,为位于华盛顿的NASA科学任务理事会管理着“黎明”号的任务。“黎明”号是NASA发现号计划的一个项目,由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心管理。喷气推进实验室负责黎明号的科学任务。位于弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普·格鲁曼公司设计并制造了这艘飞船。德国航空航天中心、马克斯·普朗克太阳系研究所、意大利航天局和意大利国家天体物理研究所是该任务团队的国际合作伙伴。

翻译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200811134900.htm

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