矮行星穀神星漂浮在火星和木星之間的黑暗小行星帶中，隨著天文學家對其瞭解的深入，它變得越來越令人著迷。最近，科學家宣佈，美國宇航局的黎明號探測器在繞穀神星軌道執行時，首次清晰地探測到了那裡存在水冰，這增強了液態海洋隱藏在矮行星表面堅硬地殼之下的可能性。
兩年前，當黎明號探測器在接近穀神星時探測到從地面升起的水蒸氣羽流時，它發現了水至少短暫存在於這顆矮行星表面的跡象。小塊液態水不應在矮行星的地殼上存活太久，那裡的溫度會導致冰快速從固態躍遷到氣態，因此科學家得出結論，噴霧要麼來自地表下方的淺層冰，要麼來自更深的地幔層，該地幔層被認為是冰凍的水冰組成的，這一過程被稱為冰火山活動。但是，如果羽流來自地下，它們可能表明地幔是液態的而不是冰。美國地質調查局的行星科學家蒂莫西·泰特斯說：“如果我們有液態水，我們能有生命嗎？關於這些羽流，更令人興奮的事情之一是它們可能成為潛在的生物學目標。”
當黎明號探測器靠近這顆矮行星時，它發現了表面上明亮的物質斑點，這增加了人們發現冰的希望。進一步的觀察顯示，這些特徵是鹽，可能是過去含鹽的冰躍遷到氣態時留下的。像羽流一樣，這種含鹽的冰狀物質可能起源於液態海洋，或者是在撞擊擦傷表面後冰昇華形成的。
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但是，當探測器最終於去年春天到達穀神星時，它發現這個地方的活躍程度遠低於許多人希望觀察到的。自到達以來，黎明號探測器沒有發現其他羽流，而且明亮的斑點似乎聚集在單一區域。然而，兩週前，黎明號團隊成員讓-菲利普·孔布在月球和行星科學會議上宣佈，黎明號探測器已經在穀神星上看到了水冰的確鑿證據。透過使用黎明號探測器的可見光和紅外對映光譜儀 (VIR)，孔布和他的同事透過將紅外訊號從探測器反射到表面再反射回來，探測了穀神星表面最上面的幾百萬分之一米。透過研究頂部層如何吸收紅外光，科學家們確定，一塊水冰位於一個名為奧克索的隕石坑的斜坡上。
持久的冰
保羅·海恩說：“在奧克索觀測到的光譜特徵表明存在冰。” 雖然他不是孔布團隊的成員，但美國宇航局噴氣推進實驗室的行星地球科學家海恩熟悉冰冷的世界，並模擬了冰特徵在穀神星上可以持續多長時間。如果冰在暴露後只能存活幾分鐘甚至幾年，那麼黎明號探測器的探測要麼非常幸運，要麼冰應該不斷洩漏到表面，儘管近一年來沒有發現其他樣本。
海恩發現，穀神星上冰的壽命不僅取決於它離寒冷的極點的距離，還取決於材料的厚度和亮度。與之前的預期相反，穀神星表面的冰可以持續數千年——在地質和天文時間上很短暫，但足夠長，黎明號探測器不必在冰暴露的確切時刻經過。“如果它更像是一塊冰或一些暴露的冰狀基岩，那麼[時間尺度]將更像是千年，”海恩說。
那麼冰是從哪裡來的呢？孔布報告說，奧克索的冰位於隕石坑的邊緣，位於指向穀神星北極的下坡斜坡上。該隕石坑已經存在了大約八百萬年，遠遠超過冰在表面其他地方可以持續的時間，因此冰不可能是在物體撞擊穀神星並形成隕石坑時被雕刻出來的。孔布指出了奧克索內部類似滑坡的特徵，他認為，要麼是斜坡上的物質自行鬆動，要麼是較小的撞擊引發了運動，從而暴露了下面的冰。由於奧克索很小，而且沒有冰火山活動的跡象，孔布認為水不太可能來自液態海洋地幔。亞利桑那州立大學研究冰冷世界冰火山活動的馬克·內維同意滑坡是奧克索冰的可能解釋。
地下海洋
如果冰不是從地表下的淺層湧上來，那麼它很可能來自預測位於覆蓋穀神星的塵埃和岩石下幾米處的巨大冰層。瞭解這個冰層的分佈範圍（如果存在）將有助於科學家更好地模擬矮行星的形成過程，然後可以幫助他們計算下面的海洋是否可能是液態的。黎明號探測器的伽馬射線和中子探測器 (GRaND) 儀器剛剛開始探測穀神星表面層一米深，以確定是否存在這樣的冰層，以及它的範圍有多廣。
然而，問題仍然存在——如果黎明號探測器能在奧克索發現冰，為什麼它沒有在穀神星的其他地方看到冰呢？奧克索隕石坑有什麼特別之處嗎？根據海恩的說法，其他淺層的冰塊可能隱藏在表面頂層之下，並像奧克索一樣被滑坡揭示出來。隨著最頂層的暴露，水將從冰躍遷到氣態，留下混合在其中的塵埃和鹽。隨著更多層躍遷，物質會堆積起來，直到它隔離冰，阻止該過程並留下冰。但是碎片（稱為昇華滯後）是深色的，並且會比黎明號探測器的紅外對映儀器能夠穿透的深度更深。表面冰可能產生了黎明號探測器在碎片停止該過程之前觀察到的羽流。但是，如果存在這些隱藏的斑塊，GRaND 應該能夠在更深入地探測更大的冰層時檢測到它們。最終，新觀察到的樣本和其他類似的斑塊可能有助於確定，在穀神星明亮的外殼下，是否存在一個生命可以進化和繁榮的液態海洋，或者它是否完全凍結了。