小行星谷神星是一个前海洋世界，慢慢形成了一个巨大的、黑暗的冰球

小行星谷神星是一个前海洋世界，慢慢形成了一个巨大的、黑暗的冰球。Credit: /NASA's Dawn Mission

（神秘的地球）据普渡大学（Cheryl Pierce）：自从朱塞佩·皮亚齐于1801年首次观测到太阳系中第一颗被发现且最大的小行星以来，天文学家和行星科学家一直在思考这颗小行星/矮行星的构成。其表面布满了严重的撞击坑和凹痕。科学家们长期以来一直认为，谷神星表面可见的陨石坑意味着谷神星不可能非常冰冷。

普渡大学和美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的研究人员现在认为，谷神星是一个非常冰冷的物体，可能曾经是一个泥泞的海洋世界。谷神星有脏冰壳的这一发现是由博士生Ian Pamerleau和普渡大学地球、大气和行星科学系助理教授Mike Sori领导的，他们的发现发表在《自然天文学》上。这对搭档与喷气推进实验室的研究科学家詹妮弗·斯库利一起，使用计算机模拟了谷神星上的陨石坑在数十亿年内是如何变形的。

索里说：“我们认为谷神星表面附近有很多水冰，而且随着深度的增加，水冰会逐渐变少。”。“人们过去认为，如果谷神星非常结冰，陨石坑会随着时间的推移迅速变形，就像地球上流动的冰川，或者像粘稠的蜂蜜一样流动。然而，我们通过模拟表明，如果你只混合一点固体岩石，谷神星上的冰可能比以前预测的要强得多。”

该团队的发现与之前认为谷神星相对干燥的观点相矛盾。人们普遍认为谷神星的冰含量不到30%，但Sori的团队现在认为其表面更像是90%的冰。

Sori说：“我们对这一切的解释是，谷神星曾经是一个像欧罗巴（木星的卫星之一）一样的‘海洋世界’，但有一个肮脏、泥泞的海洋。”。“随着时间的推移，泥泞的海洋冻结了，它形成了一个冰壳，里面有一点岩石物质。”

Pamerleau解释了他们如何使用计算机模拟来模拟数十亿年来Ceres陨石坑的弛豫过程。

他说：“即使是固体也会在很长一段时间内流动，冰比岩石更容易流动。陨石坑有深碗，会产生高应力，然后放松到较低的应力状态，从而通过固体流动形成较浅的碗。”。“因此，美国国家航空航天局黎明号任务后的结论是，由于缺乏松弛的浅陨石坑，地壳不可能那么冰。我们的计算机模拟解释了一种新的方式，即冰可以在只有少量非冰杂质的情况下流动，这将使非常富含冰的地壳在数十亿年内几乎不会流动。因此，我们可以得到一个富含冰的谷神星，它仍然与观察到的陨石坑松弛不足相匹配。我们在这些模拟中测试了不同的地壳结构，发现表面附近冰含量高的分级地壳随着深度的增加而降低到较低的冰是限制谷神星陨石坑松弛的最佳方法。”

索里是一位行星科学家，他的研究重点是行星地球物理学。他的团队解决了有关行星内部、行星内部和表面之间的联系的问题，这些问题可能会通过航天器任务来解决。他的工作涉及太阳系中的许多固体，从月球和火星到外太阳系的冰体。

索里说：“谷神星是小行星带中最大的天体，也是一颗矮行星。我认为有时人们会把小而笨重的东西看作小行星（而且大多数都是！），但谷神星看起来更像一颗行星。”。“它是一个大球体，直径约950公里，表面特征如火山口、火山和山体滑坡。”

2007年9月27日，美国国家航空航天局发射了黎明任务。这次任务是第一个也是唯一一个绕着两个外星目的地——原行星灶神星和谷神星——运行的航天器。尽管黎明号于2007年发射，但直到2015年才抵达谷神星。它绕矮行星运行直到2018年。

Pamerleau说：“我们使用黎明数据进行的多次观测作为寻找Ceres上富含冰的地壳的动机，该地壳抵抗了陨石坑的松弛。不同的表面特征（如坑、圆顶和山体滑坡等）表明Ceres的近地下含有大量冰。”。“光谱数据还显示，这颗矮行星的风化层下应该有冰，重力数据得出的密度值非常接近冰的密度值，特别是不纯的冰。我们还拍摄了谷神星上一个实际复杂陨石坑的地形剖面，并用它来构建我们一些模拟的几何形状。”

Sori说，由于谷神星是最大的小行星，根据地球对其质量的一些估计，有人怀疑它可能是任何冰冻物体。这些因素使其成为航天器访问的绝佳选择。

Sori说：“对我来说，如果我们是对的，这一切中令人兴奋的部分是，我们有一个非常靠近地球的冰冻海洋世界。谷神星可能是外太阳系冰卫星所在海洋的一个有价值的比较点，比如木星的卫星欧罗巴和土星的卫星土卫二。”。“因此，我们认为，谷神星是宇宙中最容易接近的冰世界。这使其成为未来航天器任务的理想目标。我们在谷神星表面看到的一些明亮特征是谷神星泥泞海洋的遗迹，现在大部分或完全冻结，喷发到表面。因此，我们有一个地方可以从一个古老海洋世界的海洋中收集样本，这个地方不难将航天器送往。”