谷神星上的神秘亮斑，不是冰，而是盐 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
谷神星上的神秘亮斑，不是冰，而是盐
本文作者:艾麦乐
谷神星上Occator撞击坑的伪彩色照片，显示了不同的化学构成。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
利用美国航空航天局曙光号（Dawn）探测器发回的数据，两项新研究揭开了谷神星（Ceres）隐藏了许久的一些秘密，其中就包括散布在这颗矮行星表面上的诸多神秘亮斑究竟为何物。
在一项研究中，科学家确定这些明亮物质是某种盐。第二项研究则探测到了富含氨的粘土，这给谷神星的形成理论提出了挑战。
谷神星上有超过130个亮斑，绝大多数与撞击坑有关。德国马普学会太阳系研究所的安德烈亚斯·纳瑟斯（Andreas Nathues）领导的一项研究称，这些明亮物质与某种六水硫酸镁相符。这是一种不同类型的硫酸镁，类似于地球上的泻盐（Epsom salt）。
纳瑟斯及其同事研究了曙光号上分幅相机拍回的照片，发现这些富含盐分的区域是过去的水冰升华之后残留下来的。他们说，是小行星的撞击把这些冰和盐的混合物翻掘了出来。
纳瑟斯说，“谷神星上这些亮斑的全球性分布表明，这颗星球的地表之下有一个地层含有咸水冰。”
撞击坑里的雾气
研究作者表示，平均直径940千米的谷神星，表面大都是深色的，亮度类似于新鲜的沥青。散布在谷神星表面上的亮斑，亮度则差异较大，最明亮的亮斑能够反射大约50%的阳光。不过，目前还没有在谷神星上明确探测到水冰。要搞定这个问题，还需要更高分辨率的数据。
Occator撞击坑的照片，结合3维地形数据绘制的透视图，展示了这个撞击坑的地貌。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
谷神星上最明亮的物质出现在一座被称为Occator的撞击坑内部。Occator撞击坑直径90千米，它的中央凹坑由明亮物质覆盖，宽约10千米，深约500米。有若干深色条纹，可能是裂纹，从凹坑中横穿而过。曾经高达500米的中央山峰的遗迹仍然能够看到。
依据Occator撞击坑陡峭的山壁及滑坡堆积物的数量，科学家推测它应该是谷神星上最年轻的地质特征。曙光号任务科学家估计，它的年龄大约有7800万年。
研究作者表示，Occator撞击坑的某些照片上似乎显示，地表附近有弥漫的雾气填满了这个撞击坑的坑底。这或许跟2014年赫歇尔空间天文台在谷神星上观测到水蒸气的发现有关。研究作者表示，这些雾气似乎出现在当地时间的正午时分，在黎明和傍晚时分就看不到了。这表明，这一现象与彗星表面的活动相似，水蒸气扬起了细小的尘埃颗粒和残留的冰颗粒。未来的数据和分析或许将检验这一假说，并揭露更多线索，帮助科学家揭开导致这一活动的具体过程。
曙光号任务首席科学家、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的克里斯·罗素（Chris Russell）说，“曙光号科学团队仍在讨论这些结果并分析数据，以便更好地了解Occator撞击坑中正在发生什么事情。”
正午时分，Occator撞击坑中似乎会有雾气出现。这一现象背后的机制仍待研究。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
在另一项研究中，曙光号科学团队的成员检测了谷神星的化学构成，发现了富含氨的粘土的证据。他们使用了曙光号上可见光及红外测绘光谱仪采集的数据，这个设备能够看到不同波长的光如何在谷神星表面反射，从而测定那里的矿物成分。
氨冰本身在今天的谷神星上会升华，因为这颗矮行星太温暖了。然而，氨分子如果与其他矿物结合（以化学键的形式绑定在一起），就能够变得相当稳定。
氨化合物的存在，提出了这样一种可能性，即谷神星并非起源于火星和木星之间的小行星主带，而有可能是在太阳系外围形成的。另一个观点认为，谷神星是在靠近现在的位置上形成的，却合并了从太阳系外围飘移过来的物质。所谓的“太阳系外围”，是指海王星轨道附近，氮冰在那里可以稳定存在，不会因为太热而升华成气体。
这项研究的主要作者、意大利天体物理研究所的玛丽亚·克里斯蒂娜·德桑蒂斯（Maria Cristina De Sanctis）说，“含氨成分的存在表明，构成谷神星的物质是在氨和氮大量存在的环境中累积起来的。因此，我们认为，这些物质起源于寒冷的太阳系外围。”
科学家将谷神星反射阳光的光谱，与陨石光谱进行了比对，发现了某些相似之处。确切地说，他们重点比对了碳质球粒陨石（carbonaceous chondrites）的光谱。科学家曾经认为，这类富含碳的陨石与谷神星非常相似。然而，研究团队发现，这些陨石与谷神星的光谱在所有波段上并不能很好地吻合。确切说来，谷神星的吸收谱与陨石完全不同，反而与含氨化合物的混合物相符，这些波段是无法用地面望远镜观测的。
科学家还指出了另外一处不同，那些碳质球粒陨石含有15%到20%的水，而谷神星上水的含量高达30%。德桑蒂斯说，“谷神星可能比那些陨石包含更多的挥发物质，也可能从富含挥发物的物质中吸取了水分。”
这项研究还表明，谷神星白天的表面温度介于180到240 K之间。最高温度是在赤道区域测量到的。研究作者说，赤道附近的温度通常太高，无法支持水冰在谷神星表面长期存在，不过曙光号的下一条探测轨道将揭示更多细节。
到本周为止，曙光号已经抵达了环绕谷神星的最终轨道高度，距离这颗矮行星的表面大约385千米。到12月中旬，曙光号将开始在这条轨道上展开观测，包括拍摄分辨率达到每像素35米的高清晰照片，进行红外、伽马射线及中子谱观测，并获取高分辨率的引力数据。
这两项研究都发表在12月10日出版的《自然》杂志上。（编辑：）
喷气推进实验室官网，New Clues to Ceres' Bright Spots and Origins
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为自己带盐的小行星好萌
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全部评论(12)
引用 的话：先杀再看板凳
引用文章内容：环绕谷神生最后一段的小错别字w
为自己带盐的小行星好萌
啊~~好像是长了一颗有脓的痘痘
那又有什么用，非典时候抢的盐还没吃完呢。
蹦迪舞池的反光球原型来自
题头图好魔幻，原图应该是黑白的，这是经过多少后期处理了？
被称为Occator的撞击坑反光最多，有些陨坑没有反光，是否可能是occator撞击坑的陨石有大量盐，挥发后在星球全球性分布，在部分陨坑冷凝？
哈哈，为自己代言
理论物理博士，科学松鼠会成员
硫酸镁又名泻盐。——我觉得是外星人吃错了药，路过谷神星时拉肚子了
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　　谷神星表面现神秘亮点 科学家：或为冰冻湖面
　　黎明号探测器花费9个月时间拍摄了谷神星旋转全过程
　　谷神星表面现神秘亮点 科学家：或为冰冻湖面
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科学家发现一颗不大不小的行星上有白色亮点,最终这亮点让科学家很开心
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谷神星地位百年变迁：地质活跃含大量水分
谷神星南半球
谷神星地表分布有许多大型撞击坑
　　新浪科技讯 北京时间9月6日消息，据英国广播公司(BBC)网站报道，说到失败的行星，谷神星应该被排到第一位。当然很多人会提到冥王星被剔除出大行星行列的“遭遇”。但实际上谷神星早在冥王星之前很多年就已经经历了类似的情况。
　　曾经谷神星也被认为是太阳系中的一颗大行星。当天文学家们在1801年最早发现它时，它是运行在木星与火星之间唯一已知的天体。这个故事不得不让人想到冥王星的情况，两者之间有着惊人的相似性——当天文学家们在火星与木星之间发现越来越多类似大小的天体之后，这一区域被命名为小行星带，而谷神星也被重新定义为一颗小行星。
　　但即便是小行星，那谷神星也绝不是一颗普通的小行星。它仍然是小行星带中最大的成员，几乎占了整个小行星带所有小天体总质量的三分之一。谷神星的质量足够大，使其能够成为球体，这样它就达到了被归入矮行星的资格条件。尽管地位仍然略显尴尬，但近期的探测结果已经证明谷神星的意义远不仅仅只是一块比较大的太空石块而已。
　　举例而言，最新的探测表明谷神星可能是太阳系中含水量最为丰富的天体之一，估算水的成分占到谷神星总质量的大约15%，总体积的大约1/3。当然谷神星上绝大部分的水是以水冰的固态形式存在的，但科学家们认为在谷神星的内部深处可能也存在有部分的液态形式的水体。由于水是生命存在的基本条件之一，谷神星上存在大量水体的事实不得不让人对其存在生命的可能性进行探讨。
　　当然这并不等于说谷神星上就真的存在地外生命，但这样一个天体的确给了我们有关地外生命起源方面的关键线索，不管地球上的生命最初起源究竟是在地球上还是源自地球之外。
　　作为内太阳系中唯一的此类天体，谷神星代表了构成行星的关键原始材料之一。美国约翰·霍普金斯大学行星科学家安迪·里夫金(Andy Rivkin)表示：“谷神星代表了形成行星之前的最后阶段。”谷神星是过去留下的遗骸，而对它开展的探测则正是在寻访太阳系的历史——目前，美国宇航局的“黎明”(DAWN)号探测器正在围绕谷神星的轨道上运行，它正在开展的正是这样的探测工作。
　　“黎明”号的任务还远远没有结束，但仅仅看到目前为止已经获得的成果，这艘飞船已经为我们展示了一个神秘的外星世界——这是一个遍布陨坑的星球，但它不是一个冰和岩石组成的枯燥星球，而是一个活跃的世界。
谷神星全球地形图
神秘的亮斑
　　独特的世界
　　在18世纪末，天文学家们已经知道太阳系中的7颗大行星，此前在1781年他们刚刚在行星名单里加入了天王星的名字。然而如果仔细观察就会发现在火星与木星之间似乎存在着一个巨大的间隙。根据一个被叫做“提丢斯-波德定则”的经验公式，天文学家们认为行星到太阳之间的距离遵循着一种独特的模式。而如果这一模式成立，那么在火星与木星之间的这个空隙地区就应该存在着一颗行星。
　　因此，当意大利天文学家皮亚奇(Giuseppe Piazzi)在1801年的新年之夜发现谷神星的消息传出之后，天文学家们举杯欢庆——不仅是因为他们终于发现了那颗“缺失”的行星，并且这也是现代人类发现的第二颗行星。
　　在接下来的几年时间里，尽管天文学家们又陆续在这一区域内发现了另外的3颗天体，但谷神星仍然保持住了它的大行星地位。事实上，甚至在天文学家们发现海王星之后的将近50年时间里，谷神星仍然一直保持着它的大行星地位。值得一提的是，海王星的轨道并不符合所谓“提丢斯-波德定则”。
　　到了这个时候，由于望远镜技术的长足进步，天文学家们开始在谷神星轨道附近发现越来越多的类似天体。他们逐渐意识到，或许谷神星只不过是一个全新的天体种类中的普通一颗而已。于是谷神星不再被视作一个大行星，而是被归入了“小行星”的类别。
　　美国加州大学洛杉矶分校的行星科学家克里斯·拉塞尔(Chris Russell)说：“可怜的谷神星就这样被开除了。在1801年当它被发现的时候，它被视作一个大行星，但自那以后它的地位就一直在下滑。”
　　就这样，谷神星沦落到了小行星一样的地位，尽管它是其中最大的一颗。但不管怎么样，在大部分人的心目中，对于谷神星的印象也就停留在一块比较大的太空岩石的层面上。里夫金表示：“甚至是在大部分科学家群体中，我想大概也是在最近的10~15年间我们才渐渐真正意识到谷神星有多么的独特和不同。”他指出，科学家们直到大约15年前才较为精确的测定了谷神星的质量，结果显示谷神星的密度稍低于此前估计。这是一项重要发现，因为这种较小的密度暗示其内部的物质组成中必定含有数量巨大的水冰成分。
　　当然水冰本身并不罕见。正如多艘探测器得到的结果已经证实的那样，太阳系到处都存在着水。在彗星上，在土星，木星的卫星上，甚至是在冥王星和它的卫星“卡戎”上都存在着大量的水冰。在其中的一些地方，比如木卫二以及木卫三的地表之下，科学家们都存在着巨大的地下海洋。围绕木星与土星运行的还有其他一些大小与谷神星相仿的冰卫星。但如果你考虑谷神星的大小，主要由硅酸盐岩石组成的成分特征以及它位于小行星带的位置，那么谷神星就显示出自己的与众不同了
　　但谷神星并非一开始就是如此与众不同的。在大约45亿年前，大致是当行星开始形成的初期阶段，当时的太阳系中散布着数以万计的大小与谷神星相接近的冰冻小天体。在漫长的岁月中这些小天体不断相互碰撞并逐渐合并、长大，最终形成了我们今天所看到的各大行星，其中也包括我们生活的地球本身。
　　而如果当初的那些冰冻天体没有能够最终聚合形成行星，那么它们就极可能会在撞击过程中变得支离破碎，这些碎屑物在太空中飘荡，并最终形成了今天位于火星与木星之间的小行星带。幸运的是，在这场浩劫中谷神星完好地保存了下来。
　　类似谷神星这样的冰冻天体并不仅仅对于行星的形成至关重要，它们对于地球上生命的起源同样意义非凡。地球上拥有广阔的海洋，而生命正是最早从海洋环境中诞生的。地球海洋中如此多的水体，正是由于在早期历史上有大量的彗星以及类似谷神星这样含有水冰的冰冻天体不断撞击原始地球，并在这一过程中为地球带来了丰富的水源。
　　并且，我们还应当认真考虑谷神星本身可能具有生命存在的可能性。谷神星直径大约950公里，质量比地球的卫星月球小80倍。这样小的体量显然不足以拥有大气层，任何液态水或固体冰也都难以在谷神星的地表长时间存在。然而，如果我们讨论的是谷神星的地表之下，那么情况又完全不同了。
　　当谷神星最初形成时，它的温度足够高，可以融化水冰，从而让水冰与岩石成分相互分离更加容易。于是那些质量更大的岩石物质便逐渐向着谷神星的核心下沉，而水体则主要保存在外部，形成一个类似“地幔”的部分。
　　随后，谷神星的冷却过程从外部向内部逐渐进行，因此，尽管今天看来谷神星的整个外部就是一个由水冰、粘土与岩石混合而成的冰冻星球，但在其深部仍然有可能保存着一部分呈液态的水体。或许存在着这样的可能性，那就是在谷神星内部深处的某处，那里的环境足够温暖潮湿，从而能够让生命在这里存活。
　　尽管没有人敢说谷神星上就一定存在着生命，但至少我们的确可以发现谷神星相比其他几个同样被认为有可能适合生命生存的星球存在着一些优势，如木卫二以及木卫三。相比这些冰卫星，谷神星更靠近太阳，因此能够获得额外的温暖，这有利于生命的生存。
　　除此之外，木星的那些冰卫星所处的位置都暴露在木星强大的磁场与辐射之下，而相比之下，谷神星所在的位置就没有这样的问题。正如拉塞尔所言：“我想说，相比木卫二以及木卫三的内部，对于生命而言，谷神星的环境可能更加友好。”
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谷神星神秘亮点是外星人的巨型盐矿？科学家对研究结果相当意外
自今年3月以来，矮行星谷神星上的神秘亮点使科学家感到困惑。它是地下海洋的水冰？还是外星人正在开采的巨型盐矿？《自然（Nature）》杂志日前发表了我们期待已久的答案。
美国航空航天局的黎明号飞船于2014年12月接近谷神星，对火星木星之间小行星带上这一最大的天体进行拍摄。谷神星是第一颗人类考察的矮行星。到2015年3月，黎明号已经到达围绕谷神星的第一条远距离轨道。此后黎明号继续以螺旋轨道接近谷神星，使用多种板载科学仪器探测其组成，所拍摄的照片制成了高分辨率的谷神星表面地图。
科技网站Gizmodo报导说，随着黎明号越来越接近，科学家发现，它不只有两个若隐若现的光点，而是有很多很多这样的光点。Occator陨石坑中最大的光点大约有6英里（9公里）宽，作为城市也足够大，这些大型光点无处不在！到底它们是什么？
起初，水冰是主要猜测，科学家猜谷神星呈现着冷冻火山活动，类似土星的卫星土卫二。10月份，黎明号的主要研究者罗素（Chris Russell）对Occator火山口的光点作了报告：&我们相信这是一个巨大的盐矿床，我们知道这不是冰，我们可以肯定它是盐，但我们目前还不知道到底是什么盐。&
迄今为止最详细的表面分析来自德国马克斯普朗克研究所，其专家纳托斯（Andreas Nathues）认为，神秘光点实际上是两种，主要是盐，还有一点点一些水冰。这两种成分可能来自海水冰盖，位于地表下方，受到某些影响后暴露出来。
纳托斯说：&黎明号在靠近谷神星的过程中&分析亮点&的困难在于空间分辨率太低。黎明号的取景相机原本是根据谷神星暗面物质制定曝光时间的。明亮光点部份完全饱和。6月，我们将曝光时间根据亮点和暗面作了调整。此后，空间分辨率足以分辨出光点是什么。&
调整相机设置后，纳托斯和他的同事们获得了谷神星整个表面的高分辨率图像，沥青色的背景下衬托出众多亮点。谷神星拥有超过130个若隐若现的光点，从混凝土亮度到海冰亮度都有。通常情况下，这些特征都与陨石坑有关。纳托斯说，根据对亮度的精确测量，光点主要材料是盐，更具体地说，是水合硫酸镁。
至少有一小部份盐矿床中还含有水冰。最大的线索是白天时段在Occator和Oxo两个陨石坑上方出现的霭气。这一现象在彗星上常见，但在岩石小行星状天体中却未曾见过。&如果视角非常倾斜，如果谷神星位于太阳和飞船之间，亮点之上还有额外的亮度，这样的亮度只出现在白天，像地球上的霭气一样。&
虽然黎明号的仪器无法确定霭气的成分，赫歇尔空间天文台证实了有水蒸气的存在。最可能的解释是，白天太阳光照使谷神星表面的冰块释放出水气，夜里重新凝结成冰。在彗星上观测到类似的日霭。
研究人员推测，陨石坑亮点的发生提供了一个可能的解释：海洋水冰层可能覆盖了整个行星，且埋在地表下不太深处。&最简单的情形是，外部撞击刺破了暗色上层地壳，使冰盐混合物暴露出来，水冰的升华过程得以开始。&
纳托斯说：&我们现在知道，谷神星有些不同，它有一种壳结构。&外壳的范围有多大，以及是否起源于内部深处，尚不得而知。黎明号目前正在达到最接近谷神星的低空测绘轨道，将在距离谷神星表面230英里（370公里）处飞行。在此阶段中，科学家将能够进行重力测量和更为详细地探测其内部成分。
纳托斯说：&二十年前，我们一直认为小行星和彗星是不同类型的天体，小行星是石质的，彗星来自外太阳系并有大量的挥发性物质。 现在，我们知道有一个中间体。&
黎明号会传回更多高分辨率图像，纳托斯和他的团队将利用这些图像来继续研究谷神星的表面形态。一些亮点上有断裂，科学家想知道这些地质特点对于海水到达地表起到何种作用。
位于罗马的国家天体物理研究所发现有证据证明一类矿物质&氨化层状矽酸盐&分布在谷神星表面。这些矿物质是寒冷的外太阳系环境中唯一稳定的物质，表明谷神星或者它的一些成分很可能在远离它现在的位置时形成，不知何故被运送至小行星带。
研究的主要作者德桑克蒂斯（Maria Cristina De Sanctis）说：&结果相当意外，我们现在分析高分辨率采集的数据，可能为表面成分提供更详细的信息。&
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