即使是一颗矮行星也可能孕育着巨大的惊喜。
自1801年谷神星被发现漂浮在火星和木星之间以来,它就一直困扰着天文学家,难以归类。多年来的望远镜研究表明,它的大小与德克萨斯州差不多,杏耀代理开户其重量的三分之一在水里——太小而不能成为真正的行星,太湿太冰而不能成为小行星,太大太岩石而不能成为彗星。天文学家将谷神星的怪异之处归结于它是太阳系早期形成时期的遗迹,当时行星是由许多围绕太阳旋转的类似谷神星的物体合并而成。由于缺乏更好的想法,他们还选择将谷神星列入2006年为冥王星创造的“矮行星”类别。
现在,美国国家航空航天局的黎明号宇宙飞船,自3月以来一直在谷神星轨道上运行,其最新的研究结果表明,谷神星与它的矮小的矮行星表亲冥王星的相似之处可能比以前想象的要多得多。黎明号的联合研究员,意大利罗马国家天体物理研究所的Maria Cristina De Sanctis和他的同事报告了他们在谷神星表面发现的丰富的富含氨的矿物,这表明谷神星是在离冥王星更近的地方诞生的,尽管它现在在小行星带中运行。另外,德国马克斯普朗克太阳系研究所的Andreas Nathues领导的一个研究小组发现,在谷神星沥青色暗的表面上,有一个神秘的亮点,它散发出类似云一样的水蒸气雾状物。
与谷神星其他古怪的不确定性相一致的是,这些发现对我们理解这颗矮行星以及它与太阳系中其他大型天体的关系有着重要而模糊的意义。这两项研究都发表在《自然》杂志上。(《科学美国人》隶属于《自然》出版集团)
来自外太阳系的进口?
几十年来,天文学家一直在用望远镜研究谷神星,利用光谱仪来测量某些波长的光是如何被表面物质反射或吸收的。在这段时间里,他们一直未能确定地球表面到底是由什么构成的,这在很大程度上是因为他们需要的关键波长的光来进行最终的探测,而红外线是光谱中大部分被地球大气层所阻挡的区域。
德·桑可提斯和他的同事们用“黎明”号的可见光和红外测绘光谱仪收集的数据,对整个谷神星表面的光谱范围进行了广泛的研究,包括关键的红外波长。结果证明,与光谱最匹配的是德桑可提斯和她的团队甚至没有寻找过一种叫做氨化层状硅酸盐的粘土状矿物。
德桑克蒂斯说,在谷神星这样一个相对多岩石的星球上,含有丰富的氨的矿物质是令人吃惊的,因为氮和氢的挥发性化合物在谷神星现在居住的太阳系内部相对温暖和阳光充足的地区是无法长期存在的。因此,氨更常与彗星联系在一起。要解释富含氨的谷神星,可能需要把这颗矮行星的诞生地推到离太阳更远的地方,或者从太阳系外引进大量富含氨的卵石来帮助形成谷神星。幸运的是,有一种机制可以实现这两种功能。德桑克蒂斯说:“在太阳系早期,由于巨型行星的轨道扰动,来自太阳系外的谷神星或含氨丰富的物质可能被注入小行星带。”
基于大量的间接证据,许多理论家现在相信,在我们的太阳系的婴儿期,它的巨大的行星在行星之间的引力相互作用和碎片环绕的圆盘的推动下,移动了数亿公里。这些漫游被认为是在我们自己的世界播下了另一种微妙的不稳定的种子,一些水充满了地球的海洋,并在理论上可以把谷神星,或者更有可能的是,含丰富氨的建筑材料从外面的黑暗中抛向太阳。德桑克蒂斯说,谷神星富含氨的表面可能是又一个证据,证明了我们太阳系中狂野、不安的青春。
巴尔的摩约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家安迪·里夫金说:“如果这一发现被证实,将会是一个非常有趣的结果,它将限制谷神星的历史。”“但我并不完全相信对氨化层状硅酸盐的解释。瑞夫金说,关于谷神星上存在氨的说法可以追溯到20世纪90年代的地面观测,但如果对所有可用的光谱进行更仔细、更严格的检查,它们可能会蒸发。相反,
杏耀娱乐好不好 ,他认为这颗矮行星上可能没有彗星状的矿物质,而是富含镁和铁的碳酸盐,这种碳酸盐被认为是水和谷神星之类的岩石混合物的典型代表。瑞夫金指出,即使氨是真实存在的,它也可能来自地球附近,也许来自某些陨石中普遍存在的富含氮的氨基酸。
寻找生命的亮点
德桑克蒂斯和她的同事们在对矮人世界整个表面的研究中没有发现的东西:水,杏耀注册很少有争议。尽管根据密度测量,谷神星的重量约为水的三分之一,但水冰应该会迅速升华到这颗矮行星上没有空气、阳光普照的表面,所以它的消失一开始似乎并不奇怪。但谷神星表面或附近显然有水在渗透,尽管是在小而孤立的区域,小到无法在宽带全球光谱中显示出来。去年,赫歇尔太空天文台在这颗矮行星周围探测到几缕水蒸气,自从它到达谷神星后,“黎明”号在谷神星表面拍摄到大量高度反光的亮点,这些亮点可能是暴露的水冰。
撞击暴露了地表下的冰沉积物,并产生了热液活动,这可能是对亮点和赫歇尔水汽的一种解释;另一个例子是“低温火山”,它喷发的是水而不是岩石等挥发性物质。这两种情况都为谷神星贫瘠的地表下可能存在温暖、湿润的区域提供了希望,这些区域足够用来研究过去甚至现在的外星生命的迹象。
在第二项补充研究中,纳瑟斯和同事们利用“黎明”号分幅照相机的数据,通过检查100多个亮点的图像和光谱,寻找这个谜团的答案。他们发现它们大多出现在陨石坑中,亮度范围从混凝土到海洋冰。这些斑点似乎是富含盐的水冰的混合物。他们认为,更亮的地方一定是最近撞击形成的更新鲜的冰。在同一项研究中,纳通斯和他的同事们寻找了由低温火山喷发产生的水蒸气羽流,但没有找到。
Nathues说:“目前持续的低温火山活动似乎不太可能发生,因为缺少大量的水,也没有形成如此强大活动的机制。”也就是说,谷神星似乎太过惰性,不容易产生蒸汽喷涌的火山。
但这颗矮行星并非完全不活跃。在所有被调查的地点中,迄今为止发现的最奇怪的是一个90公里宽、4公里深的陨石坑,它被称为“奥卡托”。在陨石坑中心有一个10公里宽的坑,里面有一个比谷神星上其他所有的坑都亮几倍的地方。纳瑟斯和他的同事们在黎明的数据中寻找奥卡托火山的烟柱时,却意外地发现了一些非常惊人的现象,这是一种每日的天气循环:早晨和下午,薄薄的云层或薄雾填满了火山口,然后在日落时消散。他们认为,雾霾一定是阳光照射下的灰尘和水蒸气造成的,这表明,在奥卡托火山的深处,以某种方式潜藏着新鲜的、暴露在外的冰,尽管数百万年来阳光一直在炙烤着这个陨石坑。
“黎明”号的另一名合作研究员、图森行星科学研究所所长马克·赛克斯表示,这些出乎意料的、违反直觉的发现表明,关于这些亮点,还有很多东西需要了解。低温火山作用,可能是由撞击产生的,仍然可能在它们的形成过程中发挥作用。“没有什么是十拿九稳的;究竟发生了什么仍然是悬而未决的,”赛克斯说。黎明号现在正在进入谷神星的低空测绘轨道,不久将把它在谷神星表面的最佳图像的分辨率提高四倍。“当数据的空间分辨率增加了四倍时,我完全有信心的一件事就是惊喜……天知道还有更多的问题让我们挠头!”他补充道。
“亮点的神秘之处仍在继续,”曙光号副首席研究员、加州NASA喷气推进实验室的卡罗尔·雷蒙德(Carol Raymond)说。“现在越来越清楚的是,谷神星表面有活动的迹象,但目前正在发生的确切过程仍未查明。”
“黎明”号的主要任务定于明年夏天结束,但研究人员已经在计划对谷神星进行观测。瑞夫金说,在黎明号详细地表测绘的指导下,NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在2018年发射后,可以瞄准奥卡托和其他亮点进行进一步的详细研究。但他和其他研究人员真正想要的是再次拜访谷神星。瑞夫金说:“最终,我当然希望看到着陆器甚至是漫游者在奥卡托着陆。”“在本世纪20年代中后期之前,这可能是不可能的……希望谷神星能继续分享它的秘密,直到那时。”