谷神星：小行星带中的海洋世界

古老海洋的残余埋藏在矮行星谷神星冰冷的“地壳”之下——或者至少是其残余的“口袋”。这是NASA“黎明号”任务的科学家在8月10日提出的令人着迷的发现。他们的研究成果发表在《自然》杂志的一系列论文中。

谷神星是小行星带中最大的天体，小行星带位于火星和木星之间的内行星之间。但与它周围多岩石的邻居不同，谷神星是一个巨大的冰球。它拥有的水量超过了内太阳系除地球外的任何一个世界。这个事实长期以来一直让一些天文学家怀疑谷神星可能曾经拥有一个地下海洋，这也是NASA派遣“黎明号”探测器前往那里的原因之一。

然而，一些模型预测谷神星的海洋早已冻结，形成了这个星球厚厚的冰层。

现在，经过五年对近期形成陨石坑周围一系列奇怪地貌的研究，天文学家认为他们看到了一个巨大的、含盐量高的液态地下体的迹象。谷神星引力场的变异也支持了这一观点，这意味着地下咸水储层可能在地壳下水平延伸数百英里，深度约为25英里（40公里）。

“过去的研究表明，谷神星曾有一个全球性的海洋，但它本应早已冻结，没有理由继续存在，”该研究的合著者、罗马国家天体物理研究所的“黎明号”团队成员Maria Cristina De Sanctis在接受《Astronomy》杂志采访时表示。“最新的发现表明，这个海洋的一部分可能幸存下来，存在于地表之下。”

如果未来的任务能够证实这些结果，这将意味着在一个直径仅为590英里（950公里）——大致相当于德克萨斯州大小——的矮行星上，存在着一个含盐量极高、浑浊的液态区域，其大小与美国犹他州的**大盐湖**相当。

天文学家认为，水的极高盐度降低了其冰点，这有助于它长时间保持液态。此外，一类被称为水合物的化合物，它们是包裹着气体或盐类化合物的水笼，可以改变热量在矮行星地壳中的传播方式。

研究人员基于类似的推理，并将其应用于NASA“新视野号”任务的数据，也认为冥王星在其冰冷地壳下隐藏着一个全球性的液态水海洋。

“根据“新视野号”在冥王星上的发现和“黎明号”在谷神星上的发现，海洋应该是矮行星的普遍特征，”NASA喷气推进实验室的“黎明号”项目科学家Julie Castillo-Rogez（也是其中一篇论文的合著者）在接受《Astronomy》杂志采访时表示。

这一新发现引发了关于谷神星是否可能存在外星生命的有趣问题。并且，它可能将谷神星置于近年来不断壮大的潜在冰冷海洋世界群体之中。

谷神星是内太阳系中唯一的矮行星，它占据了小行星带总质量的三分之一。天文学家认为谷神星是一颗原行星，是未完全形成的世界的化石遗迹。但它的生长在中途被阻止，未能成为一颗完整的行星。拥有这样的历史意味着谷神星可能保存着我们太阳系早期原始时期的记录——因此得名“黎明号”。

谷神星奇异的白色斑点

“黎明号”任务于2007年发射，配备了非传统的离子发动机，使其能够先在小行星带的第二大天体灶神星（Vesta）上运行14个月，然后于2012年前往谷神星。此前从未有单一任务绕行过两个地外世界。

“灶神星是一个非常干燥的天体，几乎像月球一样，”JPL的“黎明号”首席研究员Carol Raymond在接受《Astronomy》杂志采访时说。“我们知道谷神星是一个非常富含水分的天体，它保留了形成时期以来留下的挥发物。这两个天体就像熟透的李子，是容易够到的‘低垂的果实’。”

2015年初，“黎明号”首次瞥见谷神星时，它就开始向天文学家揭示其秘密。一对奇怪的白色斑点远远望去格外醒目，在黑暗中闪烁着猫眼般的光芒。随着探测器的接近，更多的明亮特征显现出来，它们成为科学家们理解谷神星的核心。

“黎明号”抵达后不久，谷神星的许多故事就显现出来了，但科学家们仍觉得还有更多需要学习，因此NASA将“黎明号”的任务延长了第二次运行。这使得探测器能够继续收集数据直到2018年，直到它最终耗尽燃料。最新的研究数据是在这次延长的任务阶段收集的。

随着“黎明号”收集到更高分辨率的图像，它开始揭示这个星球地表及其古老历史的亲密细节。除了其他方面，探测器还发现了一座孤山，它高出地表约21,000英尺（6,400米），比北美最高峰迪纳利峰还要高。

谷神星的白色斑点位于奥卡托陨石坑内，该陨石坑横跨该星球北半球57英里（92公里）。另一个拥有明显亮点的地方是较小的哈乌拉尼陨石坑（Haulani Crater），以夏威夷植物女神的名字命名。这是该矮行星最年轻的地貌之一。

根据研究，似乎当撞击发生在该地区时，它渗透到了埋藏在地表以下的浑浊咸水储层中。

在8月10日发表的论文中，一组科学家详细揭示了奥卡托陨石坑的历史。他们认为，大约在2000万年前，一颗太空岩石撞击了这个地点，刺穿了冰冷的地壳，进入了下方的咸水储层。然而，在几个小时内，陨石坑就迅速冻结了。

当它冻结时，它在陨石坑中心下方密封了一个巨大的熔水腔，让流体和化学物质继续与下方的更大储层混合。这种结构导致含盐量高、富含化学物质的水在200万年前仍从陨石坑中心喷发出来，形成了迷人的白色斑点。

然而，谷神星可能比这更近期发生过喷发。在“黎明号”抵达该矮行星之前，欧洲空间局的赫歇尔望远镜就曾探测到来自同一区域的水蒸气。如果流体尚未从奥卡托陨石坑的裂缝中渗出，那么该地区的矿物质应该早就蒸发了。

“这确实是‘确凿的证据’，因为如果它在地表附近停留了数百万年，你本应该期望它已经消失了，”Raymond说。

谷神星作为生命的栖息地？

科学家们仍然不确定谷神星与我们太阳系中其他冰冷海洋世界（如木星的卫星木卫二和土星的土卫二）有何共同之处。然而，在谷神星上发现的一些矿物质也在土卫二喷发的水汽中被发现，这在两者之间建立了一些联系。

所有这些发现加在一起，正在改变天文学家对我们太阳系的看法。半个世纪前，他们认为地球的海洋使其成为太阳系中独一无二的生命栖息地。但现在看来，内太阳系和外太阳系可能存在数十个潜在的海洋世界。“这是太空时代行星科学中最深刻的发现之一，”西南研究所的S. Alan Stern，也是NASA“新视野号”任务的负责人，在接受《Astronomy》杂志采访时表示。

在未来几十年里，天文学家们正积极推动一系列任务来更详细地探索这些海洋世界。而谷神星相对靠近地球的距离，可能有助于他们在不久的将来为访问它争取支持。

周一，随着团队新研究的发布，Castillo-Rogez正式提交了一项研究，概述了一个耗资10亿美元的任务，该任务将实际登陆谷神星。如果天文学家在其十年规划中表达出对此想法的兴趣，并且NASA决定为其提供资金，那么这艘探测器将在2032年之前作为“新视野”级任务发射。与此同时，欧洲空间局也在研究一项潜在的样本返回任务。

“谷神星比外太阳系的这些卫星要近得多，也容易得多，”Raymond说。“所以它是一个非常有吸引力的目标。”