火星和木星之间碎片带中最大且最神秘的居民是一个名为谷神星的冰冷世界,美国宇航局的黎明号任务正处于首次近距离探索的门槛,该任务计划于3月6日进入谷神星轨道。
谷神星于 1801 年由意大利天文学家朱塞佩·皮亚齐发现,最初被认为是成熟的行星。当皮亚齐的竞争对手之一,天文学家威廉·赫歇尔指出,谷神星在他的望远镜中仅显示为一个光点,而不是像其他已知行星那样解析出的圆盘时,这种情况开始发生变化。在赫歇尔看来,这意味着谷神星可能太小而不能被视为行星,他创造了“小行星”一词来描述其星状外观。2006 年,谷神星被小幅度升级为“矮行星”,这是将冥王星降级为同一地位的过程的一部分。
无论你如何称呼它,谷神星都是太阳系中最具地质意义和最奇怪的天体之一。它的形状、大小和组成——圆形,大约有德克萨斯州那么大,并且至少 20% 是水冰——使其处于岩石世界(如地球)和冰冷世界(如木星的欧罗巴、土星的恩克拉多斯以及外太阳系的其他大型卫星)之间鲜为人知的过渡点。除了 2004 年哈勃太空望远镜模糊的图像外,直到黎明号接近之前,它的表面几乎没有被瞥见。随着航天器的离子发动机缓慢地将其推向谷神星,这颗矮行星的细节现在逐渐清晰,几乎每张新图像都揭示了诱人的新细节。
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在 2 月 25 日发布的最新图像中,这些图像是从 46,000 公里外拍摄的,黎明号已经锐化了其对谷神星陨石坑密布表面上神秘亮点的观察,其中一些亮点以前在哈勃图像中看到过。曾经看起来像谷神星最亮的一团污迹现在似乎是两个——一个更亮、更大的斑点和一个较小、较暗的斑点,都在同一个陨石坑中。“明亮”是一个相对的术语——所有亮点实际上都相当暗,但仍然比谷神星的其他部分亮得多,谷神星比煤还黑。没有人知道亮点是什么,但猜测很多:也许它们是最近撞击留下的伤疤,或者是活跃的间歇泉沉积的矿物质,或者是“低温火山”喷发的水冰——或者甚至是更奇怪的东西。2014 年,赫歇尔太空望远镜窥视到与哈勃图像中白点大致位置相关的水蒸气瞬态羽流。
“现在可以看到谷神星的亮点有一个亮度较低的伴侣,但显然在同一个盆地中,”黎明号首席研究员、位于加利福尼亚大学洛杉矶分校的克里斯·罗素说。“这可能指向这些亮点是火山起源,但我们需要等待更好的分辨率才能做出这样的地质解释。”
“现在的图像刚好处于让你编造东西的有趣分辨率,”加州理工学院的天文学家迈克·布朗说,他的工作帮助推动了冥王星和谷神星重新分类为矮行星。布朗说,白点似乎是暴露的冰,但用地面望远镜对谷神星的观测并没有显示在亮点位置有任何冰的证据。
但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,冰不应该在谷神星表面稳定存在。“因此,它的存在意味着它最近才到达那里,要么是由于撞击使其暴露,要么是……嗯,可能这是唯一的方法,”里夫金说。“我想低温火山作用也可能将其带到地表,但撞击会是更安全的赌注。”
行星科学研究所所长兼黎明号任务科学家马克·赛克斯说,目前所有人真正确知的是,随着黎明号的视野越来越清晰,这些亮点正在变得更亮。它们越亮,“它们就越有趣”,因为水冰是研究人员可能在谷神星上看到的亮度最高的东西之一。“如果我们发现谷神星上存在类似低温火山的现象,那将是壮观的,因为它表明存在地下的水库,”赛克斯说。“这并不是你通常认为的小行星,一颗死土豆只是被它在太空中的邻居撞来撞去。这个天体上正在发生很多事情,这可能使谷神星在天体生物学上非常重要。”
赛克斯说,如果谷神星被证明是地外生命可能存在的家园,并且正在向太空喷射水,“这增加了我们在不久的将来可以向那里派遣另一艘宇宙飞船,前往其中一个亮点,舀起土壤,看看里面是否有任何死虫的可能性。”赛克斯说,这样的任务相对来说并不昂贵,因为谷神星离得很近且容易到达。“它在火星和木星之间,它不像木星的欧罗巴那样是一个讨厌的辐射环境,它不像土星的恩克拉多斯那样真正遥远,而且它的重力很小,因此着陆不需要很多能量!现在说这些东西是否存在还为时过早,但前景非常令人兴奋。”
黎明号仍处于调查谷神星的最早期阶段,最好的图像和科学数据尚未到来。它最终将下降到距离地表约 400 公里的范围内,以研究其成分并生成高分辨率地图。这艘宇宙飞船将在未来至少 16 个月的时间里研究谷神星,但由于这颗矮行星有可能成为地下生命的住所,因此黎明号在其生命结束时不会像通常的做法那样撞向它。相反,它将被留在轨道上,一旦任务结束,它将成为谷神星一颗长寿命的机械小卫星。