谷神星内部“海洋”的说法可能站不住脚

美国宇航局“黎明号”探测器的最终结果表明,这颗矮行星内部存在盐水库,但一些专家对此仍持怀疑态度

这张镶嵌图像使用假彩色来突出显示最近暴露的盐水或咸液体,这些液体是从谷神星地壳下的深层水库中涌出的。 在这张奥卡托陨石坑区域的视图中,它们呈现红色。

2015年抵达矮行星谷神星后,美国宇航局的“黎明号”探测器揭示了一个奇异的世界,那里曾经有冰像熔岩一样流动和喷发。 在任务的最后阶段,该任务于2018年结束,“黎明号”的轨道扫过了奥卡托陨石坑35公里(22英里)的范围内,这是一个直径92公里的特征,上面点缀着碳酸钠和其他矿物质的明亮沉积物。 该任务团队对数据的分析于周一发表在自然杂志旗下三个期刊的七篇论文集中,描绘了奥卡托陨石坑历史的最完整图景,并证实了早先关于谷神星表面之下存在液态水水库的猜测。 然而,这个据称含水区域的范围仍然未知。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的研究员兼“黎明号”副首席研究员卡罗尔·雷蒙德说:“这是真正展示任务数据并提供团队最佳解释的最后一组论文。” “现在数据已经公开,每个人都可以查看。 我相信未来我们会学到更多。”

在“黎明号”任务的早期,研究人员推测,沉积物中的矿物质是由液态水携带到地表,然后蒸发的。 这些沉积物中最年轻的形成于仅四百万年前,而形成奥卡托陨石坑的撞击发生在约两千万年前。 这种差异让科学家们不确定水最初是撞击的热量融化的冰,还是已经以液态形式存在于地下水库中。


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为了找出答案,该团队测量了航天器在其轨道运行过程中速度的变化,从而构建了谷神星引力场的详细地图,进而揭示了地壳中高密度和低密度的区域。 然后,雷蒙德和她的同事将密度图与热量如何在富含冰的地壳中传播的模型相结合,重建了奥卡托撞击后的情景。 雷蒙德说,他们揭示的情景“开启了一种思考谷神星等地质的新方式”,谷神星是小行星带中最大的天体。 撞击的能量在地表附近形成了一个液态水的“熔融腔”,以及地壳中的裂缝。 雷蒙德说,这些裂缝将熔融腔与大约35公里深的地下已经存在的液态水水库连接起来。 在数百万年的过程中,盐水通过裂缝网络上升,熔融腔逐渐重新冻结。 到达地表后,水在接近真空的条件下迅速沸腾,留下碳酸钠和其他盐类。

高分辨率数据还使研究人员能够更仔细地研究明亮沉积物的成分。 来自奥卡托陨石坑中心圆顶的反射光和热辉光中的细微梯度揭示了一种名为水卤石的矿物的存在——本质上是包裹着冰的食盐晶体结构。 这种矿物在地球海冰中很常见,但以前从未在太阳系的其他地方被探测到。 该团队计算出,一旦暴露在谷神星表面,水卤石中的冰将在大约100年内消失,留下固态氯化钠(黎明号的仪器无法探测到)。 因此,水卤石的存在表明盐水今天仍在上升到地表。 “我们确定了正在进行的地质活动这一事实,”雷蒙德说,他是所有七项研究的合著者。

在一篇自然天文学杂志的评论中,行星科学家、JPL的朱莉·卡斯蒂略-罗格兹是六篇论文的合著者,她称赞谷神星为“海洋世界”。 她说:“谷神星内部存在液体……这是我们从任务的早期结果就一直怀疑的事情。” “但现在我们有了更多的确凿证据。” 然而,其他科学家表示,鉴于目前的数据,称这颗矮行星为海洋世界是言过其实了。

史密森尼学会的地质学家吉姆·津贝尔曼说:“我对谷神星上的地下海洋仍然非常怀疑。” 他没有参与这项研究。 “建模很棒,但我需要看到一些明确的地球物理证据,证明最近存在过海洋,更不用说今天仍然存在了。” 亚利桑那州立大学的米哈伊尔·佐洛托夫曾为七项研究中的一项提供咨询,但没有直接参与这项工作,他对高分辨率重力数据表示欢迎,但驳斥了谷神星存在盐水库的结论,认为这是“一厢情愿的想法”。 2009年,他提出谷神星的地壳高度多孔,冰很少,他仍然认为这种解释比黎明号团队的结论更合理。 他说:“许多数据的解释并非唯一。 我们不需要冰来解释我们所看到的。”

美国宇航局即将进行的灵神星16号小行星任务的首席研究员林迪·埃尔金斯-坦顿没有参与谷神星的研究,她说她发现谷神星上存在盐水库的证据“令人信服”,但怀疑它是否足够大,可以被视为海洋。 对她来说,最重要的新发现是“一个小天体持续地质‘生命’的热量可能来自撞击,”她说。 “它实际上不必是那个天体原始的热量。” 埃尔金斯-坦顿说,其他小行星和卫星上类似的地质过程可能会引发被认为先于生物生命的化学反应。

在为“黎明号”对谷神星的侦察画上句号后,科学家们现在正在考虑后续任务。 周一,卡斯蒂略-罗格兹向美国宇航局提交了一份关于前景的报告,作为该机构行星科学和天体生物学十年调查的一部分,该调查将确定2023-2032年期间的研究优先事项。 她和其他人希望将探测器降落在奥卡托陨石坑中,以更详细地研究盐水的成分。 该项目将面临首次访问小行星带中其他天体的提案的竞争。 津贝尔曼说:“挑战在于提出真正能够抓住美国宇航局和科学界注意力的科学目标,以至于他们愿意放弃去其他地方。”

亚利桑那州立大学的行星科学家约瑟夫·奥罗克不是“黎明号”团队的成员,他认为盐水层的可能性使谷神星成为“绝对引人注目的未来探索目的地”。 埃尔金斯-坦顿同意,更多地了解盐水将是有价值的。 但在她看来,新论文中讨论的谷神星地质学的其他细枝末节对于科学家更广泛地理解太阳系而言意义有限。 她说:“如果你对谷神星这样的小世界的非常具体的地质学感兴趣,你可以问一百万个问题,做一百万件事。” “对我来说,所有科学的兴趣都真正依赖于大问题。”

无论美国宇航局是否向谷神星发射另一艘航天器,行星科学家都一致认为“黎明号”是一项开创性的任务。 作为第一个环绕地球以外两个天体运行的探测器(它在继续前往谷神星之前访问了灶神星),津贝尔曼说,“黎明号”从工程方面来说是“革命性的”。 奥罗克从科学方面说,“它表明了你可以去一个新的地方并发现令人惊奇的事物,这才是行星科学的真正意义所在。”

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