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Science:黎明号飞船来到谷神星

摘要 : 2016年9月2日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了哥伦比亚大学N. Yamashita等人的研究论文,这组文章重点介绍了对谷神星(Ceres)的新的、出乎意料的了解,它是一颗矮行星,也是在(位于火星和木星之间)小行星带中最大的星体。

 2016年9月2日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了哥伦比亚大学N. Yamashita等人的研究论文,这组文章重点介绍了对谷神星(Ceres)的新的、出乎意料的了解,它是一颗矮行星,也是在(位于火星和木星之间)小行星带中最大的星体。这些来自黎明号飞船(它已经环绕谷神星做轨道运行)的结果揭示,在谷神星上有火山口、裂缝、冰火山及其它地质过程的标记。这些文章共同让人们对谷神星有了长足的了解,这是一个岩石和冰的世界。

从前,科学家们提出,某些星体可有基于熔冰而非熔岩的火山活动。有关这些冰火山的证据在此之前仍然一直难以找到。基于对黎明号成像数据的分析,Ottaviano Ruesch和同事提出,他们已经在谷神星上找到了一个冰火山构造,它被命名为阿胡纳山(Ahuna Mons)。这座穹顶形状的山有着椭圆形基部、凹陷顶部以及其它表明有冰火山活动的属性。作者用建模来确定阿胡纳山的年龄,发现它是在环绕它的火山口形成之后出现的,这表明它的存在相对较为近来。作者说,没有挤压构造作用的证据,也没有被侵蚀的特征;他们指出,膨出似乎是形成阿胡纳山背后的主要驱动力。尽管驱动该冰火山的确切物质在没有进一步数据时无法确定,但作者提出,含氯盐(它们过去在谷神星的不同区域曾被发现)可能存在于谷神星表面之下的水冰中,并驱动了形成阿胡纳山的化学活动。

在第二个研究中,Jean-Philippe Combe等人描述了对暴露在谷神星表面水冰的发现。该矮行星已知含有水冰,但预计它在表面是不稳定的,因此科学家们不确定是否能在那里找到它。他们在2015年中有5次用装载于黎明号飞船上的可见和红外(VIR)绘图光谱仪对在一个被称作Oxo的年轻火山口中的高度反光区进行了分析。作者说,数据显示,在一个面积覆盖不到1平方公里的区域内有含水物质,它最有可能是水冰,尽管也有可能是水合矿物。鉴于谷神星上的环境,水冰应该在几十年内就会从表面移除;因此,只有水的相对近来的暴露或形成才能解释黎明号的发现。作者们就这种水如何在最近出现在谷神星的表面提出了几种解释,他们说,最可能的场景是近表面富含水的物质因为撞击或局部滑坡而被暴露。

黎明号使命首席研究员Christopher Russell和同事对在谷神星上意外发现高能带电太阳粒子进行了讨论。黎明号伽玛射线和中子探测(GRaND)仪发现了与谷神星相互作用的太阳风快速脉冲。作者们提出了两种可能的解释:最可能的情况是,该矮行星可能有一个弱大气,它被太阳风中的高能粒子离子化,并在太阳风被偏转时产生弓形激波。作者说,另外一种几率较小的可能性是谷神星含盐量高的内部驱动了电流,制造了磁场,后者会令太阳风偏转。

由 Harald Hiesinger等人所做的研究分析了谷神星上的火山口,他们用的是安装在黎明号上的分幅相机(FC)。该小行星过去被认为在其表面之下有一冰层,但该火山口的深度和形状表明,谷神星外壳既非纯冰也非纯岩,而是介于两者间的混合物。例如,如果谷神星含有一个占主导的冰层,那么即使是小型火山口预计都会在1000万至1亿年内“松解”,但这与黎明号所观察到的不符。通过计数表面火山口的数目和大小,作者还能对不同区域进行年代测定。

在另外一则研究中,Debra Buczkowski等重点介绍谷神星上观察到的不同类型的构造,包括火山口、穹顶、叶状流和线型结构。这些特征中有些是由撞击引起的,但另外有些提示有诸如次表层断裂等地质过程。某些特征似乎是由冰岩浆活动或冰火山过程形成的,这些过程是由来自表层下的熔冰驱动的。作者还指出,在谷神星表面发现的这些构造的图案提示有湧升盐流。

最后,Eleonora Ammannito和同事对含有镁和铵的粘土样层状硅酸盐矿物的分布进行了分析。研究人员用装载于黎明号的可见与红外绘图光谱仪确定,这些遍布于谷神星的层状硅酸盐组成相当一致,但其丰度则各不相同。由于这些矿物需要有水才能形成,因此作者提出,普遍和广泛的水蚀变过程在该矮行星历史的某个时候对它造成了影响。

原文链接:

Dawn arrives at Ceres: Exploration of a small, volatile-rich world

原文摘要:

On 6 March 2015, Dawn arrived at Ceres to find a dark, desiccated surface punctuated by small, bright areas. Parts of Ceres’ surface are heavily cratered, but the largest expected craters are absent. Ceres appears gravitationally relaxed at only the longest wavelengths, implying a mechanically strong lithosphere with a weaker deep interior. Ceres’ dry exterior displays hydroxylated silicates, including ammoniated clays of endogenous origin. The possibility of abundant volatiles at depth is supported by geomorphologic features such as flat crater floors with pits, lobate flows of materials, and a singular mountain that appears to be an extrusive cryovolcanic dome. On one occasion, Ceres temporarily interacted with the solar wind, producing a bow shock accelerating electrons to energies of tens of kilovolts.

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