2015年，美國宇航局的“黎明號”探測器發回了首批直接揭示穀神星表面存在神秘亮斑的影像。穀神星是火星和木星之間小行星帶中最大的天體。科學家和公眾都對這些行星狀雀斑著迷。
現在，一組科學家正在使用地球上的望遠鏡研究穀神星上的斑點以及矮行星表面的其他變化。他們的研究結果似乎支援了以下觀點：陽光可能會定期地將奧卡託隕石坑（斑點所在位置）中的冰轉化為蒸汽。他們
但是，研究結果還表明，從冰到蒸汽的變化速度可能是不規則的，並且與穀神星的晝夜迴圈並不完全匹配。這些早期發現還表明，當“黎明號”探測器完成任務時，可以使用類似的觀測來研究這顆矮行星。[影片：放大觀察穀神星的奇怪亮斑]
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從地球研究穀神星
在“黎明號”探測器於2015年3月抵達穀神星之前，哈勃太空望遠鏡就研究過穀神星。但是穀神星太小、太暗、太遙遠，即使是哈勃望遠鏡也無法提供岩石景觀的高度詳細影像。哈勃望遠鏡確實檢測到亮斑所在的表面發生了變化，但只有“黎明號”才能提供那些精美的快照，並揭示亮斑很可能由水合硫酸鎂（地球上稱為瀉鹽）製成。
穀神星距離太遠，地面望遠鏡無法像“黎明號”那樣觀察它。但是科學家們擅長克服這些障礙，並以間接的方式收集資訊。
例如：新的研究表明，透過使用地面望遠鏡研究從穀神星表面反射的陽光，並將其與矮行星的自轉速度進行比較，可以收集有關穀神星表面特徵的資訊。
這聽起來可能有點複雜，但這種方法依賴於一個非常基本的物理原理，稱為多普勒效應，它表明當波朝觀察者移動時，它會被壓縮，從而產生稍高的頻率。當波遠離觀察者移動時，它會被拉伸，從而產生較低的頻率。這就是為什麼當救護車朝你駛來時，它的警笛聲似乎具有更高的音調，而當警笛聲遠離你時，它的音調聽起來更低。
當穀神星在其軸上旋轉時，它的一側朝向地球旋轉，而另一側則遠離地球旋轉。結果，從其表面反射的陽光會經歷多普勒頻移——在一側，波被拉伸，而在另一側，波被壓縮。
光被壓縮或拉伸的程度取決於穀神星的旋轉速度（就像救護車的速度將決定警笛聲的音調高低一樣），這意味著測量多普勒頻移可以揭示穀神星的旋轉速度。
但是有一個問題：反射陽光頻率的輕微變化也可能是由穀神星表面的變化引起的。經過一些非常細緻的工作，一組科學家認為他們首次證明了這項技術可用於研究穀神星表面在“黎明號”退役後的日常變化。
穀神星表面的變化
這項新工作是使用位於智利拉西拉天文臺的歐洲南方天文臺（ESO）的 HARPS 儀器完成的。研究人員說，他們已經成功地證明了該技術可以準確地測量從穀神星表面及其亮斑反射的光中的多普勒頻移。利用之前對穀神星速度的測量（透過其他方法），該團隊表明它正在捕捉反射到表面的陽光量變化——這意味著，最有可能的是，穀神星的表面正在發生變化。
“結果令人驚訝，”新研究的合著者、義大利國家天體物理研究所卡塔尼亞天體物理天文臺的副天文學家安東尼諾·蘭紮在歐洲南方天文臺的一份宣告中說。“我們確實發現了穀神星自轉引起的預期光譜變化，但夜復一夜還有相當大的其他變化。”
大約在蘭扎和同事準備發表他們的工作的同時，另一組人發表了基於“黎明號”收集的資料的工作，表明在閃亮的亮斑中或附近的冰狀物質很可能在受到陽光加熱時直接轉化為蒸汽，然後在斑點背對太陽時冷卻回冰。通常，蒸汽反射陽光的方式與純冰不同，並且表面材料相位的其他變化也可能導致反射亮度發生變化。因此，蘭扎及其同事得出結論，新論文中報告的發現可能與使用“黎明號”資料進行的單獨觀測有關。
然而，該論文的作者警告說，這只是他們對其發現的解釋，而不是一個確鑿的結論。新研究的主要作者、INAF 的裡雅斯特天文臺的研究員保羅·莫拉羅在給 Space.com 的一封電子郵件中表示，目前他們只能確認他們已經檢測到穀神星表面反射率的變化。他們還不能確定是什麼原因造成的。而且，科學家需要“黎明號”的進一步觀測，以查明這些蒸汽/冰迴圈是否真的在亮斑附近發生。
莫拉羅寫道：“黎明號的照片更具資訊量，他們有責任調查[這些]神秘斑點的性質。”“但是……我們的技術是一種新的技術，以前從未嘗試過，因為它需要非常精確的測量。當太空任務結束時，我們的技術將非常有用。”
還需要注意的是，新發現並沒有顯示每次穀神星完整旋轉時反射率的規律變化。結果表明，凍結和解凍可能需要不止一個晝夜迴圈才能完成，並且反射率的變化可能在幾天甚至幾個月內發生變化。
這項新工作表明，地面望遠鏡有可能“監控穀神星的日常活動，這種活動可以在[黎明號]任務結束後繼續進行，”研究人員在新論文中表示。即使地面望遠鏡無法提供那些令人驚歎的照片，它也可能成為未來研究穀神星的寶貴工具。
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