火星和木星之間碎片帶中最大且最神秘的居民是一個名為穀神星的冰冷世界,美國宇航局的黎明號任務正處於首次近距離探索的門檻,該任務計劃於3月6日進入穀神星軌道。
穀神星於 1801 年由義大利天文學家朱塞佩·皮亞齊發現,最初被認為是成熟的行星。當皮亞齊的競爭對手之一,天文學家威廉·赫歇爾指出,穀神星在他的望遠鏡中僅顯示為一個光點,而不是像其他已知行星那樣解析出的圓盤時,這種情況開始發生變化。在赫歇爾看來,這意味著穀神星可能太小而不能被視為行星,他創造了“小行星”一詞來描述其星狀外觀。2006 年,穀神星被小幅度升級為“矮行星”,這是將冥王星降級為同一地位的過程的一部分。
無論你如何稱呼它,穀神星都是太陽系中最具地質意義和最奇怪的天體之一。它的形狀、大小和組成——圓形,大約有德克薩斯州那麼大,並且至少 20% 是水冰——使其處於岩石世界(如地球)和冰冷世界(如木星的歐羅巴、土星的恩克拉多斯以及外太陽系的其他大型衛星)之間鮮為人知的過渡點。除了 2004 年哈勃太空望遠鏡模糊的影像外,直到黎明號接近之前,它的表面幾乎沒有被瞥見。隨著航天器的離子發動機緩慢地將其推向穀神星,這顆矮行星的細節現在逐漸清晰,幾乎每張新影像都揭示了誘人的新細節。
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在 2 月 25 日釋出的最新影像中,這些影像是從 46,000 公里外拍攝的,黎明號已經銳化了其對穀神星隕石坑密佈表面上神秘亮點的觀察,其中一些亮點以前在哈勃影像中看到過。曾經看起來像穀神星最亮的一團汙跡現在似乎是兩個——一個更亮、更大的斑點和一個較小、較暗的斑點,都在同一個隕石坑中。“明亮”是一個相對的術語——所有亮點實際上都相當暗,但仍然比穀神星的其他部分亮得多,穀神星比煤還黑。沒有人知道亮點是什麼,但猜測很多:也許它們是最近撞擊留下的傷疤,或者是活躍的間歇泉沉積的礦物質,或者是“低溫火山”噴發的水冰——或者甚至是更奇怪的東西。2014 年,赫歇爾太空望遠鏡窺視到與哈勃影像中白點大致位置相關的水蒸氣瞬態羽流。
“現在可以看到穀神星的亮點有一個亮度較低的伴侶,但顯然在同一個盆地中,”黎明號首席研究員、位於加利福尼亞大學洛杉磯分校的克里斯·羅素說。“這可能指向這些亮點是火山起源,但我們需要等待更好的解析度才能做出這樣的地質解釋。”
“現在的影像剛好處於讓你編造東西的有趣解析度,”加州理工學院的天文學家邁克·布朗說,他的工作幫助推動了冥王星和穀神星重新分類為矮行星。布朗說,白點似乎是暴露的冰,但用地面望遠鏡對穀神星的觀測並沒有顯示在亮點位置有任何冰的證據。
但約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家安迪·裡夫金說,冰不應該在穀神星表面穩定存在。“因此,它的存在意味著它最近才到達那裡,要麼是由於撞擊使其暴露,要麼是……嗯,可能這是唯一的方法,”裡夫金說。“我想低溫火山作用也可能將其帶到地表,但撞擊會是更安全的賭注。”
行星科學研究所所長兼黎明號任務科學家馬克·賽克斯說,目前所有人真正確知的是,隨著黎明號的視野越來越清晰,這些亮點正在變得更亮。它們越亮,“它們就越有趣”,因為水冰是研究人員可能在穀神星上看到的亮度最高的東西之一。“如果我們發現穀神星上存在類似低溫火山的現象,那將是壯觀的,因為它表明存在地下的水庫,”賽克斯說。“這並不是你通常認為的小行星,一顆死土豆只是被它在太空中的鄰居撞來撞去。這個天體上正在發生很多事情,這可能使穀神星在天體生物學上非常重要。”
賽克斯說,如果穀神星被證明是地外生命可能存在的家園,並且正在向太空噴射水,“這增加了我們在不久的將來可以向那裡派遣另一艘宇宙飛船,前往其中一個亮點,舀起土壤,看看裡面是否有任何死蟲的可能性。”賽克斯說,這樣的任務相對來說並不昂貴,因為穀神星離得很近且容易到達。“它在火星和木星之間,它不像木星的歐羅巴那樣是一個討厭的輻射環境,它不像土星的恩克拉多斯那樣真正遙遠,而且它的重力很小,因此著陸不需要很多能量!現在說這些東西是否存在還為時過早,但前景非常令人興奮。”
黎明號仍處於調查穀神星的最早期階段,最好的影像和科學資料尚未到來。它最終將下降到距離地表約 400 公里的範圍內,以研究其成分並生成高解析度地圖。這艘宇宙飛船將在未來至少 16 個月的時間裡研究穀神星,但由於這顆矮行星有可能成為地下生命的住所,因此黎明號在其生命結束時不會像通常的做法那樣撞向它。相反,它將被留在軌道上,一旦任務結束,它將成為穀神星一顆長壽命的機械小衛星。