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研究发现谷神星是除地球外,是太阳系内侧水资源最为丰富的天体

信息来源:sssuuu.com   时间: 2019-10-30  浏览次数:1493

美国宇航局和欧洲航天局都分别计划在这个十年结束前执行谷神星样本返回任务。谷神星座落于火星和木星之间的小行星带,直径950公里,是距离太阳最近的矮行星,同时也是太阳系内侧唯一的矮行星。研究发现谷神星是除地球外,太阳系内侧水资源最为丰富的天体,也因此成为天文学家的宠儿。

研究发现谷神星是除地球外,是太阳系内侧水资源最为丰富的天体

4000米高的阿胡拉火山,是谷神星上最引人注目的地貌。这幅模拟透视图使用了“黎明”号飞船获取的色彩增强图像

美国宇航局和欧洲航天局都分别计划在这个十年结束前执行谷神星样本返回任务。这颗矮行星的轨道处在火星-木星间主小行星带的内侧。2015年,宇航局的“黎明”号飞船对谷神星进行细致研究,所得出的一些发现超出科学家此前预计。

随着航天器和机器人技术的进步,执行外星球样本采集和返回任务的难度降低,也因此重新获得航天机构的重视。作为“旅行-2050”调查的一部分,欧航局发表了一份白皮书,倡导尽早实施一项样本返回任务。

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谷神星艺术概念图。谷神星座落于火星和木星之间的小行星带,直径950公里,是距离太阳最近的矮行星,同时也是太阳系内侧唯一的矮行星

谷神星存在大量地下水冰,同时还存在活跃的化学过程和火山活动,有能力孕育出微生物。在谷神星地表的很多区域,科学家发现了有机化合物,此外还发现过去曾出现适居地表环境的证据,甚至有证据表明谷神星表面的某些区域存在液态水。

宇航局“黎明”号项目科学家、喷气推进实验室的行星地质物理学家朱利·卡斯蒂洛-罗格兹表示:“谷神星液态水体的规摸多种多样,可能是盐水坑,区域尺度的海洋或者只是脉岩中的些许水体。”

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“黎明”号传回的谷神星照片,拍摄时距谷神星大约440公里。此时,“黎明”号已进入最低轨道,最后一次绕飞谷神星。照片中,靠近地平线的陨坑宽度较大,在35公里左右

卡斯蒂洛-罗格兹指出谷神星的直径只有950公里左右。令人感到奇怪的是,谷神星的内部一度像个泥球一样,这种状态持续了数十亿年之久。这种内部构造存在一个数百公里厚的巨大液态层,里面充斥着岩石颗粒。现在的谷神星被一个冰壳包裹,但冰壳下方可能仍是一个由液体和岩石构成的泥球。

样本返回任务不仅能够帮助行星学家寻找生命迹象,同时也能加深他们对谷神星地质特征的认知。

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左图展示了“黎明”号从1470公里的高度看到的谷神星。右图展示了“黎明”号测量到的谷神星引力场变化,能够为科学家了解谷神星的内部结构提供线索。红色区域的正值较高,对应的引力拖拽超出科学家此前预计;蓝色区域的负值更高,对应较弱的引力拖拽

欧航局白皮书主执笔人、马克斯·普朗克太阳系研究中心博士后研究员史先(Xian Shi,音译)表示,为了进行一次详尽的有机化合物、矿物学分析或者年代测定,我们需要高精度的测量。这些测量只能在实验室进行。卡斯蒂洛-罗格兹指出一些样本甚至可以储存起来,等到更先进的设施出现后再进行分析。

谷神星可能仍存在活跃的地质活动。不过,由于谷神星内部温度很低,这颗矮行星上的任何火山都很可能是“冰火山”。这意味着谷神星上的火山不会喷发熔化的硅酸盐,而是喷出甲烷、氨、液态水和二氧化硫。

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“黎明”号飞船。2012年离开灶神星后,“黎明”号飞船奔赴谷神星。谷神星身上保留着早期太阳系的记录,这让“黎明”号任务备受关注

卡斯蒂洛-罗格兹表示有证据表明谷神星的奥卡托陨坑(在过去1000万年内)和4000米高的阿胡拉火山(在过去1亿年内)有火山活动。

欧航局的白皮书呼吁在2029年发射谷神星探测飞船,2032年飞掠火星,借助火星的引力奔赴谷神星。2034年,这艘飞船将抵达目的地。样本舱返航耗费的时间将超过飞船前往谷神星的耗时。这是因为样本舱没有机会借助一颗行星的引力辅助,没法加快重返地球的脚步。此外,返回舱推进系统的功率可能不及母船。

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“黎明”号镜头下的谷神星最高山——阿胡拉山,高4千米,宽17千米。阿胡纳山地区是谷神星上少数几个存在大量碳酸钠的区域之一(右下图像中的绿色和红色区域)

史先表示假设返航大约需要5年时间,本世纪40年代初谷神星的样本就可以送达地球。卡斯蒂洛-罗格兹指出,现在就敲定样品返回舱的着陆地点还为时尚早。但通常情况下,这种返回舱会选在沙漠着陆,以便更容易发现和回收。

样本返回任务的首要目标是确定谷神星的出生地,及其形成位置与“地球水从何而来?”这个问题之间的联系。

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谷神星的Oxo陨坑,宽10公里。这幅透视图使用了“黎明”号飞船获取的色彩增强图像

宇航局的“黎明”号飞船在谷神星表面探测到氨,说明这颗矮行星是在比目前位置更靠太阳系外侧的地区形成的。没有人确切知道它的出生地,但可能在所谓的冰线之外。冰线是指在太阳特定距离的一个位置,在太阳系形成初期,这一带的水、氨和甲烷等挥发性(或容易蒸发的)化合物可以凝结成冰晶。

谷神星是除地球外太阳系内水资源最为丰富的天体。卡斯蒂洛-罗格兹表示:“谷神星可能在太阳系外侧形成。如果谷神星向内侧迁移,这就意味着其它多冰小行星也是从巨行星所在区域迁移过来。它们是地球水的主要来源。”

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