谷神星上的冰在哪兒?

谷神星上的冰在哪兒?

最新研究表明，谷神星的最表層充滿氫元素，集中在中緯度至高緯度地區(qū)，與冰的廣泛分布情況一致。

騰訊太空訊 據(jù)國外媒體報道，主小行星帶最大的天體——谷神星，乍一看不像是冰態(tài)星球。從NASA黎明號探測器傳回的圖像看，這是一顆陰暗且表面崎嶇的星球，最亮的區(qū)域充滿高反射度的鹽分，而不是冰。但黎明號任務的科學家最新發(fā)布的研究表明，在這顆矮行星上或附近有兩個明顯的存在冰的證據(jù)。黎明號任務調(diào)查員Carol Raymond表示，這些研究表明，在谷神星形成初期，冰就與巖石分開了，形成了富含并的地殼層，長久以來，這些冰一直存在在地表附近。

行星上是否存在冰至關(guān)重要，因為水是誕生生命的必要條件。Raymond表示，通過這些富含水分的遙遠星球上，我們可以找出在太陽系形成初期生命存在于何處的線索。最新研究表明，谷神星的最表層充滿氫元素，集中在中緯度至高緯度地區(qū)，與冰的廣泛分布情況一致。黎明號科學家Thomas Prettyman表示，在谷神星上，冰不只存在于某些隕石坑中，而是無處不在，并且集中在高緯度地區(qū)接近地表層的區(qū)域。

研究者利用黎明號上的伽瑪射線與中子探測器（GRaND）來判定氫元素、鐵元素及鉀元素的集中分布區(qū)域。GRaND會測量谷神星發(fā)射的伽瑪射線與中子的數(shù)量與能量。當宇宙射線遇到谷神星表面時，就會產(chǎn)生中子。一些中子會被地表吸收，另一些則會逃逸。由于氫元素會使中子減速，造成逃逸的中子大大減少。在谷神星上，氫元素很可能存在于冰凍水中。鐵元素、氫元素、鉀元素及碳元素的集中分布進一步表明覆蓋著谷神星表明的物質(zhì)被谷神星內(nèi)部的液態(tài)水改變了。科學家們認為，谷神星內(nèi)部放射性元素的衰退會產(chǎn)生大量熱量，驅(qū)動這些改變的過程，使谷神星內(nèi)部巖石與表層冰分開。冰與巖石的分離會造成谷神星地表與內(nèi)部化學成分的不同。

由于碳質(zhì)球粒隕石也會受到水的影響而改變，科學家們喜歡將它們與谷神星做比較。這些隕石很可能來自比谷神星更小的天體，但存在有限的流體流動現(xiàn)象，可以提供一些關(guān)于谷神星內(nèi)部歷史的線索。研究表明，相比于這些隕石，谷神星具有更多的氫元素，但鐵元素更少，這或許是因為富含鹽分的物質(zhì)上升至地表時，密度更大的顆粒隨之沉淀。要么就是，谷神星或其成分與這些隕石是在太陽系的不同區(qū)域形成的。

谷神星最明亮的區(qū)域，也就是位于北半球的隕石坑Occator，并不是因為存在冰而發(fā)光，而是那里充滿高反射度的鹽分。由德國宇航中心制作的一份新視頻模擬了飛越該隕石坑的過程，并探索其地勢。Occator中心明亮的區(qū)域最近被命名為Cerealia Facula，隕石坑東部更暗一些的地方被稱為Vinalia Faculae。黎明號任務科學家Ralf Jaumann表明，Occator這個獨特的內(nèi)部情況或許是我們目前正在調(diào)查的一些列過程的綜合產(chǎn)物。形成隕石坑的撞擊或許造成了谷神星內(nèi)部液體的上升，而留下了大量鹽分。

谷神星是太陽系除月球和水星之外，第三顆永久陰影區(qū)域存在水冰物質(zhì)的星球，谷神星極地隕坑永久淹沒在黑暗之中，這些區(qū)域非常寒冷，在過去數(shù)十億年里收集了大量水冰物質(zhì)。
研究報告負責人托馬斯-普拉茨(Thomas Platz)博士說：“最新發(fā)現(xiàn)的水冰隕坑暗示著谷神星地殼中存在著大量冰物質(zhì)，目前我們正在調(diào)查是否谷神星亞表面存在一個海洋，如果的確存在一個亞表面海洋，理論上可能存在生命，但從個人角度來講，我持懷疑態(tài)度。”
谷神星極地從未接收過太陽光線的直接照射，甚至抵達谷神星極地的間接太陽光線不會使極地溫度超過零下151攝氏度，從而使該星球極地成為一個“冰阱”。我們知道谷神星類似于月球和水星，在黑暗的極地區(qū)域并不存在碰撞隕坑，陰影區(qū)域是形成冰層的最佳地點。
在谷神星的一年時間里，該星球表面大約千分之一的水分子將最終進入冰阱，谷神星一年的時間相當于地球1682天。之前美國宇航局黎明號太空探測器發(fā)現(xiàn)谷神星表面存在水，自2015年3月以來，黎明號在谷神星上空盤旋運行。
德國馬克斯-普朗克太陽系研究所研究人員基于黎明號探測器先進分幅相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)谷神星表面存在著冰。他們聚焦搜尋谷神星北極地區(qū)的隕坑，這里的溫度達到零下200攝氏度。
研究小組在600多個隕坑中發(fā)現(xiàn)永久陰影區(qū)域，陰影區(qū)域詳細的輻射分析證實隕坑中存在冰，谷神星直徑為950公里，發(fā)現(xiàn)于1801年，它是最接近太陽的矮行星，位于火星和木星之間的小行星帶，是太陽系內(nèi)部區(qū)域唯一一顆矮行星。
谷神星與太陽之間的距離不足3倍地日距離，從而使這顆矮行星能夠感受到太陽的溫暖，使冰層融化和再次凍結(jié)。這就是為什么科學家對觀測谷神星產(chǎn)出了濃厚興趣，它記錄著早期太陽系鮮為人知的秘密。
研究小組希望通過分析谷神星表面冰水物質(zhì)的黑暗隕坑，進一步揭曉這顆矮星如何收集水資源。同時，他們希望進一步觀察水冰物質(zhì)如何在表面分散，科學家猜測谷神星水資源是由小行星碰撞產(chǎn)生的。