「黎明」號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

6月初,“黎明”號飛船開始最後一次環繞穀神星飛行,與這顆矮行星之間的距離不到50公里。2015年以來,“黎明”號便開始對穀神星進行觀測並向地球傳回大量不可思議的特寫照片。藉助這些照片以及其它觀測數據,科學家進一步加深對穀神星的認知。

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

穀神星藝術概念圖

美國宇航局的“黎明”號飛船傳回一系列不可思議的特寫照片,展現穀神星的驚人地貌。2015年以來,這艘飛船便開始環繞穀神星飛行。6月,“黎明”號進入任務實施以來的最低軌道,距穀神星地表只有大約35公里。最新拍攝的照片提供了一個以含鹽明亮沉積物而著稱的巨型撞擊坑的罕見細節,邊緣的塌方清晰可見。

“黎明”號項目首席工程師、宇航局噴氣推進實驗室的馬克·雷曼表示,觀測結果遠遠好於預期。“拍攝如此引人注目的照片是‘黎明’號地外遠征任務的最大挑戰之一,最終結果遠遠超過我們的預期。‘黎明’號就像是一位技藝高超的畫家,為穀神星肖像增加了豐富的細節,進一步展現它的驚人地貌。”

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

“黎明”號飛船6月22日拍攝的照片,拍攝時距離穀神星只有35公里。照片展現了農神節光斑西側的神秘平頂丘。在“黎明”號早期拍攝的照片中,科學家就發現了這一奇怪特徵

“黎明”號拍攝的新照片有助於科學家瞭解農神節光斑西側的神秘平頂丘。在“黎明”號早期拍攝的照片中,科學家就因這一奇怪特徵陷入困惑之中。新照片揭示了明亮物質(主要由碳酸鈉構成)之間的關係,暗淡背景可能隱藏著農神節光斑的起源線索。

這些物質為何暴露在外?科學家提出了兩種假設:一種可能性是,它們來自一個淺顯的富含礦物質的地下水庫;另一種可能性是,來自地下更深處的鹽滷水,通過裂縫湧到地表。宇航局表示:“這些照片含有豐富信息,未來幾周我們還將獲取更多信息。這些信息將幫助我們解答有關農神節光斑起源的關鍵問題。農神節光斑是在地球和火星之外觀測到的最大的碳酸鹽沉積物。”

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

歐卡託隕坑酒節光斑的特寫照片,由“黎明”號6月14日拍攝,拍攝時距穀神星39公里。照片揭示了明暗物質之間錯綜複雜的圖案。暗淡背景的複雜結構讓人聯想到地球上的熔岩流。穀神星的物質流可能混有大量冰。照片中的明亮物質主要由碳酸鈉構成。這些碳酸鈉裸露在坑底,可能有一個液態來源。照片中央位置的方位為北緯21.0度,東經241.3度

抵達穀神星前,“黎明”號曾造訪灶神星。穀神星和灶神星都處在火星和木星之間的小行星帶。採用離子發動機的“黎明”號於2007年發射升空,現在已經接近任務尾聲。宇航局認為這艘飛船還能繼續服役幾個月。

藉助伽瑪射線和中子探測器以及可見光和紅外測繪光譜儀,“黎明”號對穀神星進行低空觀測。觀測結果將幫助科學家揭示穀神星的構成,進一步瞭解穀神星地表物質的起源。最新引力測量數據也有助於揭示穀神星的地下細節。

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

歐卡託隕坑邊緣的塌方,由“黎明”號6月9日拍攝,拍攝時距穀神星43公里。抵達穀神星前,“黎明”號曾造訪灶神星。穀神星和灶神星都處在火星和木星之間的小行星帶

“黎明”號項目首席研究員、噴氣推進實驗室的卡羅·雷蒙德表示:“在‘黎明’號拍攝的第一批穀神星照片中,我們發現了一個異乎尋常的亮斑。藉助‘黎明’號對穀神星的長期觀測,我們能夠揭示這顆令人著迷的矮行星的特徵和歷史。現在,‘黎明’號任務接近尾聲。在觀測任務的最後階段,它將為我們提供豐富的新數據,幫助我們驗證相關理論。”

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

這幅照片是一年多來“黎明”號傳回的首批穀神星照片之一,攝於6月16日,拍攝時距穀神星大約440公里。此時,“黎明”號已進入最低軌道,最後一次繞飛谷神星。照片中,靠近地平線的隕坑寬度較大,在35公里左右。不遠處是一系列小山。前景的隕坑規模中等,距大隕坑大約120公里

在火星和木星之間的小行星帶,穀神星可能是個頭最大的天體。自發現以來,這顆矮行星便一再讓科學家吃驚不已。現在,“黎明”號正與穀神星進行最親密接觸,幫助科學家近距離了解穀神星地貌。

不久前,“黎明”號傳回一幅照片,展現坑坑窪窪的穀神星地表。宇航局稱:“坑坑窪窪的地表下方是遠古時代的地貌。”執行觀測任務期間,“黎明”號拍攝了很多穀神星邊緣照。宇航局稱:“這些照片提供了其它視角。通常情況下,這艘飛船直接從上方對穀神星地表進行成像。照片中的穀神星表面凹凸不平,但邊緣較為平滑,原因在於這顆天體被自身引力塑造成球形。”

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左圖展示了“黎明”號從1470公里的高度看到的穀神星。右圖展示了“黎明”號測量到的穀神星引力場變化,能夠為科學家瞭解穀神星的內部結構提供線索。紅色區域的正值更高,對應的引力拖拽超出科學家此前預計;藍色區域的負值更高,對應更弱的引力拖拽

拍攝新照片時,“黎明”號正將軌道降至觀測任務以來的最低點,以獲取穀神星的細節。穀神星是太陽系內側唯一的矮行星。6月初,“黎明”號進入新軌道,同時也是它環繞穀神星飛行的最終軌道。此後不久,這艘飛船從一個前所未有的視角獲取穀神星的圖像並收集其它科學數據。

“黎明”號的最終軌道距穀神星上空不到50公里,只有此前軌道的十分之一。這艘飛船將收集伽馬射線和中子光譜等數據,幫助科學家瞭解穀神星最上層大氣層的化學構成。毫無疑問,在如此低的軌道,“黎明”號將拍攝更為引人注目的穀神星特寫照片。

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

“黎明”號鏡頭下的穀神星最高山——阿胡納山,高4千米,寬17千米。阿胡納山地區是穀神星上少數幾個存在大量碳酸鈉的區域之一(右下圖像中的綠色和紅色區域)

“黎明”號2007年發射,一直對小行星帶的兩個最大天體——灶神星和穀神星進行觀測,以幫助科學家進一步瞭解太陽系的演化。2015年3月,這艘飛船進入穀神星軌道。“黎明”號項目首席研究員雷蒙德表示:“項目組一直在期盼中等待‘黎明’號傳回高分辨率的特寫照片,以進一步瞭解細節。最新獲取的高解析度數據允許我們驗證根據此前數據提出的理論,同時發現這顆令人著迷的矮行星的新特徵。”

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

自兩年前發現以來,穀神星表面的神秘光斑便讓科學家陷入困惑之中。2015年,“黎明”號首次拍攝這兩個獨特反射區的照片。這兩個光斑存在於歐卡託隕坑,中間的是農神節光斑,旁邊的是酒節光斑

此前的研究顯示穀神星表面存在水,而水正是生命形成的一個關鍵要素。從水冰的分佈來看,穀神星仍在演化之中,可能存在地下水循環。穀神星之所以引起科學家的濃厚興趣是因為它是距地球最近的矮行星,可能存在外星生命所需的構件。

2015年以來,“黎明”號便對穀神星進行測繪。在一項新研究中,專家們利用“黎明”號獲取的圖像研究穀神星地表的化學特徵。新研究的焦點是碳酸鹽。“黎明”號此前曾探測到這種化合物。它們的存在是一個強有力的液態水存在證據。

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

穀神星的朱格林隕坑,座落於南半球,坑壁被水冰覆蓋。與北半球的隕坑不同,這個隕坑比較淺,亮度也很低。此前,科學家在北半球隕坑發現水冰

意大利羅馬天體物理學和行星學研究所的科學家利用“黎明”號的可見光-紅外分光儀對穀神星進行分析。在整個可觀測地表,他們發現了碳酸鈉的蹤跡。分光儀讀取了穀神星地下深處化合物的化學光譜,證實了碳酸鈉的存在。一些碳酸鹽聚集區的長度可達到1公里,碳酸鈉以水合形態存在。這種形態只有周圍存在液態水的情況下才能形成,說明穀神星擁有一個地下海洋。

“黎明”號與穀神星進行最親密接觸 傳回驚人照片

“黎明”號飛船

意大利的研究小組由菲利珀·卡羅佐帶隊。他們在論文中指出:“水合碳酸鈉很早就在一個全球性海洋形成。這個海洋最終凍結在穀神星的地殼中。”研究人員表示這些化學物質在幾百萬年前形成。由於它們並未脫水,科學家認為一定仍有水從穀神星地表湧出,說明這顆矮行星仍在演化之中。在存在穹丘或者土丘的隕坑周圍,研究小組發現了水合碳酸鈉。

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地球、月球與穀神星對比圖

科學家在論文中指出,穀神星的某些隕坑擁有獨特特徵,例如坑底裂縫,說明曾有水噴出。研究過程中,科學家還將目光投向覆蓋朱格林隕坑(Jugling)坑壁的水冰。這個隕坑位於穀神星南半球,深度和亮度均不及北半球的隕坑。此前,科學家在北半球隕坑發現水冰。

為了更好地瞭解朱格林隕坑的水冰,意大利的研究小組分析了“黎明”號此前獲取的光譜數據。隨著時間推移,能夠被陽光照射的區域發生變化,坑壁的水冰量也因此改變。通過對數量變化進行比較,研究小組發現隨著時間推移,富含水冰的坑壁面積明顯增多。冰丰度與太陽通量之間的關係說明水的季節性循環導致了觀測到的數量升高。研究論文刊登在《科學進展》雜誌上。


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