首页 > 科技探索 > 正文
分享到:

谷神星地位百年变迁:地质活跃含大量水分

时间:2015-09-06 09:37:57 来源:新浪科技 评论:0 点击:0

  在2014年,谷神星在科学家们的心目中甚至变得更加有趣了。就在这一年,欧洲的赫歇尔空间望远镜在这颗矮行星的周围探测到的水汽的迹象,这是首次在一颗小行星带天体上探测到确凿的存在水的证据。这些水汽似乎会在不同的时间里出现,然后再消失,这种情况引发了科学家们对于谷神星上可能存在冰火山或其他地质活动的猜想。

抵达谷神星轨道的美国宇航局“黎明”号飞船抵达谷神星轨道的美国宇航局“黎明”号飞船
谷神星表面的神秘亮斑位于一个名为Occator的陨坑内谷神星表面的神秘亮斑位于一个名为Occator的陨坑内

  “黎明”号抵达

  为了搞清楚究竟是什么机制产生了这样的水汽信号,科学家们需要靠的再近一些进行观察。幸运的是,有一艘飞船已经在路上了。

  2007年,美国宇航局的“黎明”号探测器发射升空,在花费超过1年的时间对另外一颗小行星带天体灶神星(Vesta)进行探测之后,它开始调转航向,飞往谷神星。随着黎明号与谷神星之间的距离越来越近,科学家们注意到在这颗矮行星的表面有一个明显的白色亮斑,相对周围灰暗的色调形成鲜明对比。

  随着距离的进一步靠近,科学家们意识到这个亮斑并非是单一的一个,而是两个。它们非常明亮,甚至很多UFO狂热分子又开始兴奋起来,宣称这是存在“谷神星人”的证据。

  但科学家们对此提出了其他几种可能性。他们认为,这种明亮的斑点可能是太阳光在近期形成的水冰层表面反光造成的现象。或者有可能黎明号的镜头正好正对着一座冰火山口内部的冰面,因此看到了强烈的反光。

  不管是哪种情况,这都将表明谷神星是一颗在地质学上仍然活跃的星球,但同时它也表明谷神星上的水体可能已经抵达近地表区域。这种情况直接指示一个潮湿的,可能适合生命生存的地下环境。

  2015年3月,黎明号进入谷神星轨道,此时科学家们在谷神星表面发现了更多更小的此类斑点。观测显示其中那些看上去比较大的斑点实际上也是由许许多多较小的斑点聚集在一起形成的,它们都位于一个名叫“Occator”的直径大约90公里的陨坑内部。

  现在,黎明号正在距离谷神星表面仅有大约1470公里的轨道上运行,拉塞尔表示,科学家们目前已经基本排除了这些亮斑是热泉或冰火山的可能性。拉塞尔是黎明号飞船项目的首席科学家。

谷神星表面最高峰:一座高度达到6000米左右的金字塔形山峰谷神星表面最高峰:一座高度达到6000米左右的金字塔形山峰
从1470公里的轨道上对金字塔形山峰开展观测从1470公里的轨道上对金字塔形山峰开展观测
阳光照射下的谷神星阳光照射下的谷神星

  地表盐分

  在经过更加细致的测量之后,研究人员发现这些亮斑的反照率并非如他们此前所认为的那么高。在最高的情况下它们也只是反射大约50%的入射光线,这种反照率显然是低于水冰喷泉的情况的。

  它们也不太可能是一片冰面。在谷神星表面的环境下,水冰无法持续稳定存在很久,而是很快就会升华殆尽,而更加重要的是黎明号飞船上搭载的相机和红外光谱仪都未能探测到任何与水冰成分相关的化学信号。拉塞尔表示,到目前为止最有可能的情况就是:这是一片出露地表的盐层,但并非食盐,而是其他的化学盐类,如硫酸镁之类。

  这样的结果似乎没有水冰喷泉这样的字眼那么让人感到兴奋,然而科学家们指出,盐类的存在仍然可以指示流动水体的存在。拉塞尔表示:“着同样是水体存在的明确证据,因为盐分不会自己漂浮到谷神星的表面。它必须是由某种液体携带上来的。”

  但科学家们目前还无法判定的是这些盐分究竟是何时从水体中析出并沉淀下来的,或许是在去年,也或许是在100万年前,这样的可能性都存在。然而如果将哈勃空间望远镜在过去拍摄的谷神星图像与黎明号拍摄的最新图像进行对比,研究人员可以大致判断这些亮斑是否在此期间发生过改变,也就是说,我们将可以判断出在目前这一阶段,液态水是否仍在继续向谷神星地表输送盐类物质。

  与此同时,黎明号飞船正在继续为我们带来更多有关谷神星的惊喜。黎明号的探测数据表明在 Occator陨坑内的大部分区域都覆盖着一层薄薄的“雾气”,其漂浮的高度没有超出撞击坑的边缘隆起。

  目前黎明号飞船的飞行高度还是太高,尚无法对这层“薄雾”的成分进行较为详细的观测,目前我们唯一知晓的事实仅仅是,这种薄雾会散射阳光。但究竟其是否是水汽成分目前还无法断言。如果最后发现事实的确如此,那么它就很有可能与从地下向谷神星地表输送盐分的水体过程有关,甚至或许与去年欧洲赫歇尔望远镜所探测到的谷神星周围的水汽信号有关。

  而除了这些明亮的神秘斑点之外,谷神星上另一个最令人关注的地方大约就是在其表面发现的一座金字塔形的高山,其高出周围地形超过6000米。拉塞尔表示,乍一看你会觉得这座山的样子与近期飞越冥王星的新视野号探测器拍摄的冥王星表面的山峰非常相似。形成这座山峰的地质学过程很有可能在这两颗矮行星上都存在着。

  但拉塞尔也指出,这座山峰也有可能是一种在地质学上被称为“冰举丘”(pingo)的永久性冻土隆起,这种地形可以在美国的阿拉斯加州,甚至是在火星上看到。

  在地球上,冰举丘是在永冻土层下方有冰层逐渐生长,引发地表隆升而形成的,其高度有时候可以达到50米左右。黎明号项目的科学家们目前正在传回的谷神星全球图像中搜寻类似的地形特征。拉塞尔解释说,由于谷神星上相比地球要弱得多的重力环境,在谷神星上冰举丘的高度可能可以达到非常高的高度。

  黎明号将继续在目前的轨道上开展数据收集工作,随后计划在今年12月份左右将飞行高度下降到距离谷神星地表约375公里的高度上。在那之后黎明号飞船就将持续围绕谷神星飞行,至少持续到明年夏天,其主要科学探测任务期结束。但对于整个黎明号项目来说,其整体使命或许并不一定会在完成对谷神星的考察之后就迎来终结。

  里夫金表示:“谷神星将是开展后续探测任务的理想候选地,比如说,或许可以派遣一辆‘谷神星漫游车’登陆到它的表面开展探测。”谷神星也将是测试未来计划登陆木卫二的着陆器的理想地点。目前欧洲空间局(ESA)以及美国宇航局(NASA)都正在规划实施对木卫二的探测计划,但两大航天机构的设想中都没有包含着陆探测任务,而仅仅是设想让一艘探测器进入其轨道开展考察。科学家们认为木卫二的地下存在一个巨大的海洋,因此如果能够登陆到木卫二的冰层表面并进行钻探将会令人兴奋地多。

  然而,我们距离能够在木卫二这样的星球表面开展钻探的时间依旧很遥远。在这样的情况下,在谷神星上实施类似的计划就会显得容易许多。一来谷神星距离我们更近,而来这里没有木星附近那么强烈的辐射环境。拉塞尔甚至认为,最终我们或许可以考虑派遣宇航员登陆到谷神星的表面,他说:“谷神星是我们实现宇航员火星登陆之后,理想的下一个登陆目标。”

  尽管可能性非常低,但假如谷神星上真的存在生命,那么我们也需要依靠一艘着陆器才能找到它们。拉塞尔表示:“我没有任何证据,我也不认为我们有任何机会真的能够在谷神星上找到生命。但如果真的有一项探测任务计划前往谷神星开展搜寻生命存在迹象的研究,那么我绝对会为它投上一张支持票。”

  即便谷神星上没有外星生命,但我们已经知道这颗星球本身仍然是活跃的,那里有水汽,有冰冻的山峰,流动的水体,以及预计在未来几个月的时间里黎明号将要向我们呈现的其他奇异图景。在拉塞尔的眼中,这样的地质活动让谷神星看上去真正像是一颗行星。

  事实上,当国际天文学联合会(IAU)在2006年投票将冥王星和谷神星一同归入矮行星类别时,他们的确也曾经考虑过另外一个选项,那就是将将这两颗星球全都宣布为大行星。在表决时,第一个被提出的行星定义方案是:行星必须是球形,且围绕恒星运行。如果这一定义被采纳,那就会将谷神星和冥王星以及外太阳系的其他几颗符合条件的天体都包括在内,从而使得太阳系行星的数量增加为12颗。

  但不幸的是,天文学家们最后还是决定采用较为严格的那套方案,要求作为行星的天体不仅自身必须呈球形,还必须清空自身轨道周围的其他物体。这样的定义直接将谷神星与冥王星排除在外,因为它们两者分别位于小行星带和柯伊伯带两个小天体密布的区域。

  到目前为止,谷神星仍然是一颗受到官方认可的矮行星,但无论你怎么称呼它,你都不能说这是一个令人乏味的星球。