小行星谷神星年輕冷阱的歷史
作者:焦點 來源:百科 瀏覽: 【大 中 小】 發布時間:2025-12-08 15:01:34 評論數:
谷神星北極區地圖。顏色區域是神星史在谷神星一年中持續被遮蔽的區域，因此非常寒冷。年輕谷神星的冷阱軸傾斜（傾角）隨時間緩慢變化，目前為4度，小行星谷但隨時間變化范圍在2到20度之間。神星史該顏色表示一個位置在整個軌道上處于陰影中的年輕最大傾角。來源：uux.cn/Erwan Mazarico/GSFC
（神秘的冷阱地球uux.cn）據行星科學研究所（Alan Fischer）：谷神星是太陽系中最大的小行星，它隱藏著一個黑暗的小行星谷秘密：極年輕的冰沉積在兩極附近永久陰影籠罩的隕石坑中。如果這聽起來似曾相識，神星史那是年輕因為我們的月球和水星也有這樣的極地冰沉積，這些冰已經研究了幾十年。冷阱
《行星科學雜志》上發表的小行星谷《基于精細形狀模型的谷神星冷阱歷史》一書的主要作者Norbert Schorghofer說：“對于谷神星來說，故事始于2016年，神星史當時環繞谷神星運行的年輕黎明號宇宙飛船瞥見了這些永遠黑暗的隕石坑，并在其中一些隕石坑中看到了明亮的冰沉積物。”。PSI科學家Robert Gaskell和John Weirich，以及NASA戈達德太空飛行中心科學家Erwan Mazarico是這篇論文的合著者。
Schorghofer說：“2016年的這一發現帶來了一個謎：谷神星極地的許多隕石坑全年都籠罩著陰影——谷神星上的陰影持續了4.6地球年——因此仍然非常寒冷，但只有少數隕石坑有冰沉積。”。“很快，另一項發現提供了一條線索：由于太陽和木星的潮汐，谷神星的自轉軸每24000年來回擺動一次。當自轉軸傾斜很高，季節性很強時，全年只有少數隕石坑被遮蔽，這些隕石坑中有明亮的冰沉積物。”
為了確定數千年前隕石坑內部的陰影有多大，科學家們構建了數字高程圖，然后用它們進行射線追蹤計算，從理論上重建投射在隕石坑底部的陰影。這些結果只有與它們所基于的數字形狀模型一樣可靠。請記住，這些隕石坑的地面總是在陰影中，所以測量它們的深度并不容易。
“黎明”號宇宙飛船有一個非常靈敏的相機，可以辨別陰影籠罩的隕石坑地面上的特征。陽光區域的立體圖像通常用于構建陽光區域的數字高程圖，但制作陰影地形的高程圖是一項很少被接受的挑戰。作為新研究的一部分，PSI科學家Robert Gaskell開發了一種新技術，即使在立體圖像對的陰影部分也可以重建高度。然后，這些改進的高程圖可以用于光線跟蹤，以預測寒冷、永久陰影區域的范圍。
這些更準確的地圖產生了一個令人驚訝的結果：當谷神星達到其最大軸傾斜時（上一次發生在大約14000年前），谷神星上沒有一個隕石坑常年被陰影籠罩，其中的任何冰一定很快升華到了太空中。
Schorghofer說：“這只剩下一個合理的解釋：冰沉積一定是在最近形成的。研究結果表明，所有這些冰沉積一定都是在過去6000年或更短的時間內積累的。考慮到谷神星的年齡遠遠超過40億年，這是一個非常年輕的年齡。”。
Schorghofer說：“谷神星是一個富含冰的物體，但這些冰幾乎都沒有暴露在表面。上述極地隕石坑和極地以外的一些小塊冰是唯一暴露的冰。然而，正如PSI科學家Tom Prettyman和他的團隊在2017年發現的那樣，冰在淺層深處無處不在，所以即使是一個小型的干燥撞擊器也可以蒸發一些冰。”。
“大約6000年前，一顆小行星的碎片可能與谷神星相撞，形成了一個臨時的水大氣層。一旦水大氣層形成，冰就會在寒冷的極地隕石坑中凝結，形成我們今天仍能看到的明亮沉積物。或者，冰沉積物可能是由富含冰的物質雪崩形成的。然后，這些冰只能在寒冷的陰影隕石坑中生存。無論哪種方式，這些事件在天文時間尺度上都是最近發生的，”Schorghofer補充道。
這項研究還探討了除了水冰之外，其他類型的冰可能被困在谷神星上這些不尋常的隕石坑中的可能性。在我們的月球上，部分極地隕石坑非常寒冷，即使是二氧化碳冰和其他一些化學物質也可能在其中持續數十億年。谷神星距離太陽更遠，因此其極地隕石坑可能比月球的還要冷。
Schorghofer計算了谷神星極地隕石坑內的溫度，這是以前從未做過的。答案令人驚訝：盡管這些隕石坑足夠冷，可以保留水冰，但它們太熱，無法保留其他常見類型的冰。
有兩種情況導致了這種情況。首先，谷神星的軸傾角，目前為4度，高于月球的1.5度傾角，因此更多的環形山邊緣被陽光照射，更多的光線被散射到坑底。其次，谷神星在北極附近沒有常年被遮蔽的隕石坑，不像月球，月球上的一個隕石坑幾乎正好位于南極。由于這些原因，谷神星的溫度沒有月球表面部分地區的溫度低。
這項研究描述了使用陰影隕石坑的立體圖像重建地形的新方法，提供了谷神星整個北極區的長期陰影區域的新地圖，確定了有明亮冰沉積物的極地隕石坑內長期陰影區域范圍，并估計了這些隕石坑內部的溫度。
Schorghofer說：“無論這些冰沉積的歷史如何，它都是由不比人類文明古老多少的事件造成的。”。