谷神星专题之曾言，谷神星无地质活动，何来盐海？

根据发表在《自然》杂志上的七篇（是的，七篇）新论文，地下海洋也可以出现在没有主行星的物体上，如火星和木星之间小行星带上的矮行星谷神星所展示的那样。

谷神星是一颗矮行星，也是位于小行星带的最大天体。科学家们在上面发现了一个神秘的白斑，并认为它是谷神星的“地壳”下一个巨大的盐水水库所造成的。

图解：谷神星照片；照片中谷神星的颜色被刻意改变过，以突出显示欧卡托陨击坑（Occator
Crater）的样貌。图源：原文。

长期以来，科学家们一直希望在外太阳系中找到这种“地下海洋”，特别是能在木星、土星、天王星和海王星等行星拥有的冰卫星上找到它。但是，根据发表在《自然》杂志的一个特殊分区上的七篇新论文（是的，七篇），除了围绕某些行星公转的卫星，地下海洋也可能出现在其他天体上。谷神星就是一个例子，它其实是个属于小行星带的矮行星，位于火星与木星之间。

正如一些新的研究指出的那样，谷神星最近被观测到有着活跃的地质活动（并且现在可能依然在活动）：它的那些巨大的地下“水库”旁有一些类似于火山的地质结构，但是这些“冰火山”所喷发的不是熔岩而是盐水，地下水就是从这些通道抵达地表的，并且这种情况在此前从没在其他的天体上发现过。谷神星上的这些地下海洋是比较温暖的，这是化学作用所致——这些地下水的盐度非常高，以至于长期处于一种“泥泞”的状态。一些冰卫星（如木卫二和土卫二）也拥有地下海洋，并且它们的地下海洋也一直保持温暖的状态，但那是因为这些卫星受到来自其母行星（如木星和土星）引潮力的作用——这个情况和位于小行星带中的没有母行星的谷神星及其他一些小行星的情况完全不同。

图解：欧卡托陨击坑的内部；照片中地面的颜色被刻意改变过，一些区域被改成了浅粉色，因为这些区域被“冰火山”喷出的盐水所溅到。图源：原文。

这项新研究，在《自然天文学（Nature
Astronomy）》、《自然地球科学（Nature
Geoscience）》和《自然通讯（Nature
Communications）》上发表的论文中有非常详细的介绍。参与这项研究的科学家很多，有来自美国宇航局的，有来自美国月球与行星研究所（LPI）的，有来自德国明斯特大学的，还有来自印度国家科学教育与研究所（NISER）的，以及来自其他许多不同的机构的。

谷神星是小行星带中最大的天体，其直径达到了590英里（即950公里）。美国航天局的曙光号小行星探测器自2015年抵达谷神星，并对谷神星进行观测，直到2018年。在该任务的最后五个月内，探测器在俯冲到距谷神星表面不超过22英里（即35公里）的位置时收集到了一些对科学家们来说相当重要的数据。

图解：携带“黎明号”进入太空的德尔塔II型火箭。图源：sohu。

由这颗卫星发回地球的高分辨率图像展示了欧卡托陨击坑的大量细节，而其中许多细节在此前从未被观测到。欧卡托陨击坑是谷神星最明显的特征之一，它形成于一次剧烈的陨石撞击。该陨击坑的宽度约为57英里（即92公里），即使把它放在地球上，它也会显得相当巨大。照片显示，这个陨击坑拥有一个复杂的结构，它有如下这些特征：它的中央有一个拥有“穹顶状”的构造，其下方有一个凹坑；它有着各种裂缝和褶皱；它的表面上遍布着盐矿（因反射阳光而显得十分明亮）和其他一些微小的“穹顶状”岩石结构。

有人猜测谷神星表面这些明亮的斑块是上面的水成分造成的，但是在曙光号抵达谷神星之前，大家普遍认为做出这个论断有些操之过急。不过，曙光号收集的数据表明这个猜测非常正确，和实际情况一式一样。

图解：欧卡托陨击坑的照片；其中B区域为塞雷利亚斑（Cerealia
Facula），C区域为维纳利亚斑（Vinalia
Faculae）。图源：原文。

浪仔：我没找到这两个斑的官方中译名，就暂且自己音译掉了。

谷神星上相当一些微小的陨击坑位于形成年代相对较晚的表面上。欧卡托陨石坑形成于大约2200万年前，而谷神星上一些最“年轻”的表面的特征在约200万年前才形成。

这些陨击坑的一个共同特征是，它们的中心都有一个峰状凸起。当然在欧卡托陨击坑里也曾有这样的凸起，只不过它已经风化坍塌，于是变成了在大陨击坑内的一个小凹坑。然后，大约在750万年前，水（更准确地说是盐水）涌出至地表，并从这个峰状凸起的“遗址”中流出来。随着盐水中的水分蒸发，由碳酸钠（一种由钠、碳和氧三种元素构成的化合物）构成的沉淀析出并遗留下来。事实上，这种沉淀的反光性能很好。位于欧卡托陨击坑中心的名叫塞雷利亚斑的亮白色区域就是在这样的过程中形成的。

这种沉淀在欧卡托陨击坑里面遍地都是。其中除了塞雷利亚斑外，还有一个比较显眼的大型沉淀区，其名叫维纳利亚斑。与塞雷利亚斑不同，维纳利亚斑等位置的盐分沉淀源于从裂缝与褶皱中冒出来的盐水。

图解：欧卡托陨击坑的近距离照片；其中B区域为塞雷利亚斑（Cerealia
Facula），C区域为维纳利亚斑（Vinalia
Faculae）。图源：原文。

大约在200万年前，塞雷利亚斑的附近又开始进行一些活跃的地质活动。它喷出了更多盐水，这促使了其上那个“穹顶状”结构的形成。这个“盐水涌出后蒸发形成沉淀”的过程长期以来持续进行，直到不早于大约一百万年前，甚至有可能一直持续到今日，尽管随着时间的流逝，该过程已大大减弱，因为从“冰火山”中涌出的盐水水量越来越少。

研究人员说，蒸发和升华（即液体直接转化为气体的过程）迫使水以从“冰火山”中喷发出来的形式流到地表，而这种“冰火山”在太阳系的其他地方都尚未被看到过。不过，科学家们认为，有充分的理由相信这个过程可能存在于其他看上去没什么显眼的地质活动的星体上。

浪仔：上面标红的这句话莫名其妙，升华明明是固体变气体的过程，咋变成了液体变气体的过程？另外我有查过，sublimation就是升华的意思，没得跑（不服的详见这本资料：Brown,
Theodore E, LeMay, H. Eugene H, Bursten, Bruce E, Murphy, Catherine,
& Woodward, Patrick. (2013). Chemistry (Pearson custom library).
Welwyn Garden City: Pearson Education UK）。

《自然天文学》中相关论文的共同作者，NISER的研究员古涅什瓦·坦佳姆（Guneshwar
Thangjam）在一篇通讯稿中提到：“有证据表明，谷神星在最近几年都依然存在地质活动。这些证据与人们一直普遍持有的‘太阳系中这种小天体根本没有什么活跃的地质活动’的观点相冲突。”

图解：欧卡托陨击坑内的穹顶状构造与凹坑。图源：usra。

重要的一点是，欧卡托陨击坑内的那个地下海洋很可能和整个陨击坑一样，都源于那一次陨石撞击，不过之所以这个海洋的水质一直非常地“泥泞”，是因为里面这些地下水里面溶解了大量的盐分。

“对于塞雷利亚斑中由盐分沉淀形成的大型盐矿来说，它里面的大部分已经板结成块的盐类物质是由其下方的一个地下盐水海洋提供的。约2000万年前，在使欧卡托陨击坑形成的陨石撞击中，这整块区域都因高温而完全熔化了，而陨石撞击产生的热量花了几百万年才渐渐散失掉。”《自然天文学》相关研究论文的第一作者兼黎明号小行星探测器首席研究员卡罗尔·雷蒙德（Carol
Raymond）
在美国国家航空航天局的一篇新闻稿中说，“并且，那一次陨石撞击还产生了非常大的裂缝，这个裂缝足以长时间承载一个非常深的水库，于是盐水得以长期持续地涌出至地表。”

图解：欧卡托陨击坑中白色的盐矿与穹顶形的构造，它们的形成都与地下水有关。图源：原文。

谷神星具有数百个这样的盐矿以及大约数千个“小盐矿”，其中大多数的盐层厚度不超过33英尺（即10米）。它们上面出现的穹顶状结构和凹坑也都是由地下水的活动形成的。

通过研究谷神星的引力特征，科学家们能够推断出谷神星的内部结构。这个地下海洋位于地表以下约25英里（即40公里）处，其宽度有数百英里。鉴于谷神星本身的直径只有590英里，我们可以毫不夸张地称谷神星为“海洋世界”。

似乎在一夜之间，谷神星对天体生物学家来说便成为了一个的诱人研究对象。谷神星上有着复杂的化学现象、存在着液态水、还有着不断活动的地表以及地下区域的动力学特征，而根据谷神星的这些特点，它近年来在某种意义上可能已经是个适合人类居住的地方了。看上去，马上进行“向谷神星发送一个地表探测器”的任务似乎是个非常好的注意。

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by: George
Dvorsky

FY: 浪漫主义学派

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