在矮星谷神星上,过去可能存在海洋

谷神蜡染,黎明任务快照,2015年5月

2015年3月,美国宇航局(NASA)黎明任务到达了谷神星,原行星和小行星带的最大物体。 黎明任务探索太阳系中最古老的物体,以洞察其存在初期所发生的条件和过程。 黎明已经确定了谷神星中常见的含水矿物,这表明原行星上曾经有全球海洋。

当然,这引发了许多问题:海洋发生了什么事,谷神星上还会有水吗? 在这方面,Dawn团队最近进行了两项研究,阐明了这些问题。 首先,通过重力获得的数据被用来描述原行星的内部。 第二部分研究了天体的地形,以确定其结构。

第一项研究,“根据黎明航天器测量的谷粒的形状和引力,对谷粒的内部结构和演化的约束”最近发表在《地球物理研究杂志》上。 该团队由JPL安东·埃尔马科夫(Anton Ermakov)的一个码头所领导,包括戈达德太空飞行中心,德国航空航天中心,哥伦比亚大学,加利福尼亚大学洛杉矶分校和麻省理工学院的研究人员。


谷神星照片由黎明探测器拍摄

在进入谷神星周围的轨道后,该团队处理了由Dawn探测器收集的原行星重力数据。 埃尔玛科夫和他的同事们使用NASA的远程太空通讯网络跟踪航天器轨道上的微小变化,从而能够在谷神星上测量形状和重力,从而确定其成分和结构。

他们在谷神星发现了地质活动的迹象。 如果不是现在,那么是相对较近的过去。 这可以在三个火山口(Okkator,Kervan和Yalod)以及仅Ceres的高山Ahuna Mons中看到。 它们与“引力异常”(Ceres的引力模型与“黎明”探测器在现实中观察到的)之间的差异有关。

研究小组得出结论,这四个特征和其他明显的地质构造是地下构造的低温火山作用的迹象。 而且,他们确定了相对较低的地壳密度,该密度更接近冰而不是坚固的岩石。 但这与美国地质调查局的迈克尔·布兰德(Michael Bland)的先前研究不符。

布兰德(Bland)于2016年发表在《自然地球科学》杂志上的一项研究指出,冰不太可能成为谷神星稠密地壳的主要成分,因为它太软了。 自然,出现了这样一个问题:地壳如何像冰一样轻,密度与冰重合,同时又更耐用。 为了回答这个问题,第二小组尝试模拟谷神星表面的演变。


关于谷神星的引力数据,提供有关其结构的线索

他们的研究“谷粒的内部结构,利用表面形貌和重力发现”发表在《地球与行星科学快报》上。 麻省理工学院地球,大气与行星科学系副教授罗杰·富(Roger Fu)领导的团队由弗吉尼亚理工学院,加利福尼亚理工学院,西南研究所,美国地质学会和意大利国家天体物理研究所的员工组成。

他们根据地形对谷神星树皮的强度和组成以及内部结构进行了研究。 Fu和同事通过对原行星地壳的流动进行建模,确定其最有可能由冰,盐,石头和包合物水合物组成 。 这样的结构由被水分子包围的气体分子组成,比水冰的强度高100-1000。

根据他们的理论,这样的高强度结构可以搁置在含有一定量液体的较软层上。 这样可以使Ceres的地形随时间变化,并平滑那些曾经更加突出的功能。 该选项还回答了可能存在的海洋的问题-它冻结并且被坚硬的地壳所束缚。 然而,其部分水域仍必须在地表以下处于液态。

该理论与Dawn到达Ceres之前发布的几种热演化模型相吻合。 模型声称在谷神星内部有液态水,这类似于在欧洲木星月球和土卫二土星月球上发现的液态水。 但就谷神星而言,这种流体可能是古代海洋的遗迹,而不是天体内部当前地质活动的结果。


谷神星可能的内部结构

这些研究共同表明,谷神星有着悠久而动荡的历史。 首次研究发现,谷神星的地壳是冰,盐和含水层的混合物-代表了古代海洋的大部分。 另一项研究表明,在谷神星的硬壳表面之下,一层较软的层正在藏起来,这可能是海洋中残留的流体的迹象。

正如JPL的Dawn项目参与者,两项研究的合著者Julie Castillo-Rogez所解释的那样:“我们越来越意识到Ceres是一个复杂而充满活力的世界,过去它在液相中有很多水,并且有些那么现在的数量。”

2017年10月19日,美国宇航局宣布将延长黎明飞行任务,直到飞行器燃料用尽-这将在2018年下半年完成。 更新意味着2018年4月黎明将通过谷神星绕入谷神星的轨道。 此时,表层冰将开始蒸发并形成临时大气。

在此期间及以后,该设备将保持在谷神星周围的稳定轨道上,并将继续发送有关该原行星的信息。 所获得的数据将有助于增进我们对太阳系发展早期及其数十亿年演变过程的了解。

将来,也许我们将向Ceres发送一种设备,该设备可以深入其表面并直接检查其地形。 如果一切顺利,将来的任务将能够探索谷神星的内部,以及欧洲和土卫二等“海洋”世界,并找出冰冷表面下隐藏的东西!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN408291/


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