谷神星证明自己其实更像是一颗真正的行星

余香 宇宙探索 2019-12-01 10:08:01 0 0

谷神星南半球

谷神星南半球

谷神星上发现一簇神秘的亮点

谷神星上发现一簇神秘的亮点

谷神星上发现的最明亮亮点位于“奥卡托”陨石坑内

谷神星上发现的最明亮亮点位于“奥卡托”陨石坑内

“曙光”号探测飞船从1470千米的高空发现奇特的金字塔形山峰

“曙光”号探测飞船从1470千米的高空发现奇特的金字塔形山峰

谷神星上6千米高的山脉

谷神星上6千米高的山脉

(神秘的地球报道)据新浪科技(彬彬):2006年,当众多天文爱好者为冥王星被降级为矮行星而扼腕叹息时,他们没有注意到另一个所谓的“幸运儿”--谷神星。当年,谷神星同时被国际天文学联合会从“小行星”升级为“矮行星”。其实,升级成“矮行星”只是对谷神星带来些许慰藉,它的命运远比冥王星起伏波折。谷神星曾经是太阳系行星家族正牌成员,后被“贬”为小行星,又被升级为矮行星。天文学家近期研究发现,在活跃程度、地貌特征等方面,谷神星正在证明自己其实更像是一颗真正的行星。

起伏波折的“星途”

谷神星与冥王星有些同病相怜。人们通常只记得冥王星被降级事件,却忽略了谷神星。其实,谷神星早已经历过这种命运的波折。1801年,当这颗星球被初次发现时,它是火星和木星之间唯一的已知天体。因此,它也享受过太阳系正牌行星的待遇。但是,随着天文学家在相似的轨道内发现越来越多的天体,他们又将谷神星重新定义为小行星,那些相似的轨道就是如今小行星带的一部分。谷神星被降级的时间要远早于冥王星被降级时间,而且是越过了矮行星,直接降为小行星。

不过在很长一段时期内,谷神星都是小行星带已知的最大小行星。谷神星的质量几乎占到小行星带总质量的三分之一,而且其重力大到足以让自身保持圆球体,这也是取得矮行星资格的标准之一。除此之外,谷神星正在通过多种方式证明自己不仅仅是一块太空岩石。

比如,谷神星是太阳系内最富含水份的天体之一。天文学家最新估测数据显示,谷神星的水份约占其总质量的15%,水的容量约相当于其体积的三分之一。谷神星上的水份主要是冰的形式存在,但科学家认为冰可能深埋于内核中,有一小部分水是以液态形式存在。由于水是生命存在的必要条件,因此这也意味着谷神星或许可以适宜生命存在。当然,这并不是说谷神星上可能存在外星生命。但是,这样一个世界或许深藏着生命起源的线索,包括地球生命和地外生命。

由于谷神星是太阳系内层唯一的冰质天体,因此它也表现出行星形成最关键的特征。美国约翰-霍普金斯大学行星学家安迪-里夫金认为,“这是行星形成前最后一步的案例。”谷神星是历史的产物,因此对它的探索将有助于科学家对太阳系历史的探究。“曙光”号探测飞船目前正在环绕谷神星运行,可以揭开谷神星的神秘面纱。“曙光”号的任务还会持续,它已经向人们展现了谷神星表面神奇的多坑地貌,而且还发现谷神星并不是一个单纯的冰和岩石的灰暗世界,而是一个充满活力的星球。

奇特的世界

1781年,天王星被发现,成为太阳系的行星成员之一。到18世纪末,天文学家已经认识了七大行星。但是,在火星和木星之间,还有一个宽阔的神秘空档成为天文学家猎奇的目标。根据波得定律,太阳与各行星之间的距离遵循着一个明确的规则。如果这一规则确实存在,那么在这神秘的空档中,应该还有一颗行星。因此,当意大利神父朱塞普-皮亚齐在1801年新年之夜发现谷神星时,天文学家曾经为之欢呼庆贺,终于有人发现了这颗“迷失”的行星。虽然,在接下来的数年中,天文学家在相似的轨道上又发现了三颗天体,但是谷神星仍然保持着行星的身份,而且这一身份一直保持了近50年,直到天文学家又发现了海王星。

随着科技的不断进步,天文望远镜越来越先进,天文学家在谷神星附近发现了越来越多的天体。他们才开始意识到,谷神星可能只是一种全新类型的天体。于是,谷神星被重新命名为“小行星”,而不再是行星。美国加州大学行星学家克里斯-鲁塞尔介绍说,“可怜的谷神星被降级。在1801年,当它被初次发现时,曾经被认为是一颗行星。然而 现在它走入了低谷。”谷神星被认为是小行星带的成员之一,虽然是最大的那个。至今仍有许多人还认为它只是一颗巨大的太空岩石。

美国约翰-霍普金斯大学行星学家安迪-里夫金表示,“即使是科学家,他们也是直到近10到15年内才开始意识到谷神星的奇异与特别之处。”仅仅在大约15年前,科学家才开始更加精确地测量了谷神星的质量。测量结果显示,谷神星的密度比此前认为的要小。这是一个极为关键的启示,即谷神星肯定含有大量的冰与岩石混合在一起。内部含有冰并不奇特,因为越来越多的探测飞船发现,太阳系就是一个潮湿的世界。彗星、土星的卫星、木星,甚至冥王星及其卫星卡戎,都含有大量的冰。一些天体,如木卫二和木卫三,都可能存在巨大的地下海洋。土星和木星都还有其它较小的冰质卫星。但是,如果考虑到谷神星的大小、硅酸盐构成以及在小行星带的位置,它应该是这一类的。

大约在45亿年前,当行星也才刚刚开始形成时,太阳系内可能存在着无数个类似谷神星的冰质天体。它们相互碰撞、合并,最终形成了如今我们知道的世界,其中包括地球。如果它们没有相互碰撞合并形成行星的话,就有可能破碎形成更小的碎片,形成了充斥小行星带的飘浮碎石。幸运的是,谷神星存活了下来。类似于谷神星的冰质天体,不仅仅是形成行星的关键要素,而且可能还是地球生命形成的关键要素。在相互碰撞中,彗星、谷神星之类的冰质天体相互合并,形成了行星,产生了水,形成了海洋,海洋孕育了最初的生命。

还有一种可能,那就是谷神星上本身就存在生命。谷神星直径约950千米,因为体积太小,谷神星很难拥有大气层,不管是液态水还是固态冰都很难在其表面存在太久。但是,在其表面之下,却可能是另一番景象。当谷神星最初形成时,它的温度足以融化冰体,这一过程让水与岩石更容易分离开来。密度较大的岩石物质向下沉直到星体内核,而水留在表面形成了覆盖物。后来,随着自身温度的变化,谷神星从外向内开始冷却。因此,其外层就是现在的冰封层和黏土层,其内部的水份就可能会以液态水形式存在。也许在谷神星内部的某些区域,气候温暖潮湿,可能适宜生命的存在。

当然,没有人会指望在谷神星上发现外星人,但是它确实比其它可能适宜生命存在的星球拥有更多的优势,如木卫二、木卫三等。由于谷神星距离太阳更近,因此它可以汲取更多太阳的光热能量,因此它或许真的可能孕育生命。此外,与木卫二和木卫三相比,谷神星还有一大优势。木卫二和木卫三都受木星超强磁场的影响,而谷神星则远离这种强辐射环境。鲁塞尔表示,“可以认为,谷神星比木卫二和木卫三更具生命友好性。”

2014年,谷神星变得更加有趣。欧洲航天局赫歇尔太空望远镜发现有水蒸汽从谷神星表面喷出。这是首次在小行星带内天体上明确地发现水。这些水蒸汽似乎在不同时间出现和消失,因此天文学家推测这可能是低温火山或其它地质活动形成的现象。

“曙光”号探测飞船

为了弄清楚这些现象究竟是如何产生的,天文学家需要对其更加深入地观测。幸运的是,“曙光”号探测飞船出发了。“曙光”号探测飞船发射于2007年,在对灶神星进行为期一年多的探测后,它又重新启程前往谷神星。“曙光”号的探测成果让人们认识了一个坑坑洼洼的世界。在荒凉、灰暗的表面上,天文学家发现了一个巨大的白色亮点,闪烁着刺眼的光芒。

随着“曙光”号近一步靠近探测,天文学家发现,那不是一个亮点,而是两个,而且非常明亮,以致于UFO爱好者认为那是谷神星人存在的迹象。但是,科学家提出了更有可能的假设。这些亮点可能是近期形成的冰体对太阳光的反射;或者是“曙光”号恰好拍摄到了低温火山或温泉。这不仅仅表明谷神星存在活跃的地质活动,而且水可以存在于表面。这种水的喷发现象可能与潮湿建立起直接关系,这就意味着地下可能存在着适宜生命存在的环境。

2015年3月,当“曙光”号抵达谷神星轨道,开始环绕运行探测时,天文学家又在谷神星表面发现了其它更多的较小亮点。之前发现的巨大亮点,其实是一群较小的亮点,其中最大的亮点其实是一个名为“奥卡托”的陨石坑,直径约90千米。如今,“曙光”号在谷神星上空约1470千米的轨道上环绕运行。“曙光”号任务首席科学家鲁塞尔表示,“科学家们已经排除了间歇泉或火山的可能。”

盐质亮点与金字塔形山峰

通过对这些亮点进行更加仔细的测量,研究人员发现这些亮点反射的光并没有像他们想像的那么多,它们至多反射了50%的光线,因此它们的亮度达不到间歇泉的亮度。这些亮点也不可能是冰体,因为谷神星表面的冰不可能存在太长时间,很快就会升华;而且“曙光”号的相机和红外分光计也未探测到任何关于冰的化学迹象。鲁塞尔表示,到目前为止,这些亮点最有可能是盐,不是精制食盐,而是化学盐。

这一提法听起来似乎不如间歇泉的说法令人更激动,但是盐却可以指向流动的水。鲁塞尔表示,“这是水存在的指示剂,因为盐不可能自已飘浮上来,它可能是由液体携带到表面的。”目前,科学家尚未弄清楚的是,这些盐是不是最近才沉积下来的;它们是去年才形成的,还是形成于数百万年前。通过对比哈勃太空望远镜和“曙光”号的探测照片,研究人员能够发现这些亮点是否已经发生变化,水是否仍在继续携带盐份到如今的地表之上。

“曙光”号继续为我们带来惊喜。它发现一层薄薄的雾霭笼罩了“奥卡托”陨石坑的大部分区域,但仍然低于陨石坑边缘。“曙光”号暂时还没有靠近到足以测量雾霭的细节。但是,如果它被确认是水蒸汽,就有可能与盐有关。水流将盐份带到表面后蒸发,形成了盐层。这层薄雾可能与去年赫歇尔太空望远镜所发现的是同一种水蒸汽。

除了亮点以外,谷神星表面发现的最奇特的景象就是金字塔形山峰,山峰高约6千米。鲁塞尔介绍说,乍一看,它与“新视野”号探测飞船最近在冥王星上发现的冰山很像。在两颗相似的矮行星上,山脉的形成过程可能也很相似。鲁塞尔认为,这种山脉也可能是永久冰丘。在地球上,一堆冰从地下的永久冻土层开始不断生长,最终形成冰丘,高度可达50米。在阿拉斯加等地可见此现象。“曙光”号任务组科学家仔细研究谷神星的照片,希望能够找到更多相似的冰堆。鲁塞尔解释说,由于谷神星地心引力较小,冰丘就可能与金字塔形山峰一样高。

在今年秋季前,“曙光”号将继续沿目前轨道运行,搜集更多的观测数据。到12月,“曙光”号将下降到距离谷神星表面仅仅375千米的高度,然后继续开展探测任务,其基本任务将于明年夏天结束。不过,“曙光”号任务的结束并不代表对谷神星探测任务的结束。里夫金表示,“在接下来的探测任务中,谷神星仍然是重要目标。也许会有谷神星登陆车出现。”

为了发射木卫二登陆车,谷神星也许是极为理想的试验环境。欧洲航天局和美国宇航局都已开始制定登陆探测计划,而不仅仅是环绕飞行。由于谷神星可能存在一个地下海洋,因此钻探其地表将可能带来更大的惊喜。钻探木卫二可能需要更远的路要走,而谷神星因为更近,而且没有辐射,因此选择谷神星作为探测对象,任务可能更为容易。未来,人类也许只需要花钱就有可能有机会造访谷神星。里夫金表示,“谷神星可能是后火星时代最佳探测目标。”

如果谷神星上有生命,虽然可能性极其微小,但要想找到它们,也必须要登陆车。鲁塞尔认为,“我根本没有任何证据,我也从未指望能够找到谷神星上有生命的证据。但是,如果真的有登陆任务去寻找谷神星人,那我肯定支持。”不管谷神星上是否有生命,但这个世界本身就是有生机的,如水蒸汽的喷发、冰冻的山脉、可能的水流,在未来数月内还有可能有更多的神奇发现。在鲁塞尔眼中,这些活动让谷神星表现出真正的行星特征。

事实上,当2006年国际天文学联合会决议将冥王星和谷神星列入矮行星序列时,他们或许是以另外一种方式宣布这是两颗“行星”。行星最初的定义就是,能够环绕恒星运行的天体,且有足够大的质量使自身因为重力而成为圆球体。根据这一定义,谷神星和太阳系外层的其它一些天体也应被纳入行星行列。如果这样的话,太阳系的行星家庭成员将可达12个。但是,后来天文学家又采纳了一条更为严格的定义标准,要求行星不仅仅是圆球体,而且要能清除邻近的小天体。根据这一规则,由于谷神星和冥王星分别处于小行星带和柯伊伯带中,所以它们只有屈就“矮行星”。

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