美国国家航空航天局的黎明号宇宙飞船绘制了谷神星环形山的地图

黎明号地图谷神星陨石坑,那里的冰可以积累

使用的数据">美国国家航空航天局在美国的“黎明任务”中,天文学家已经确定了矮行星谷神星上的永久阴影区域。这些地区的温度很可能已经足够冷到让水冰存在了10亿年,这表明现在那里可能存在冰沉积物。

“谷神星上的条件适合水冰沉积物的积累,”诺伯特·肖戈霍弗(Norbert Schorghofer)说,他是夏威夷大学马诺亚分校(University at Manoa)的黎明号客座研究员。“谷神星的质量刚好能留住水分子,而我们确定的永久阴影区域极其寒冷——比月球或水星上的大多数区域都要冷。”


美国国家航空航天局(NASA)“曙光号”(Dawn)任务拍摄的图像结合精密的计算机照明模型,在谷神星的北半球发现了能够积累表面冰的永久阴影区域。

永久阴影区域不会受到阳光直射。它们通常位于火山口底部或沿着面向极点的火山口壁的一部分。这些地区仍然会受到间接阳光的照射,但前提是温度保持在零下240度左右华氏温度(零下151度摄氏),永久的阴影区域是一个寒冷的陷阱-一个水冰积累和保持稳定的好地方。曾预测谷神星存在冷阱,但直到现在才被确认。

在这项研究中,Schorghofer和他的同事们研究了谷神星的北半球,那里比南半球光线更好。“黎明号”的摄像机拍摄的图像被结合在一起,形成了这颗矮行星的形状,在三维空间中显示了陨石坑、平原和其他特征。利用这些信息,美国宇航局戈达德太空飞行中心在马里兰州格林贝尔特开发了一个复杂的计算机模型,用来确定哪些区域直接受到阳光照射,有多少太阳辐射到达表面,以及谷神星上的条件在一年中如何变化。

研究人员在北半球发现了几十个相当大的永久性阴影区域。最大的一个在距离北极不到40英里(65公里)的一个10英里宽(16公里)的陨石坑内。

谷神星的永久阴影区域加在一起约有695平方英里(1800平方公里)。这只是整个地貌的一小部分,远远少于北半球表面面积的1%。

研究小组预计谷神星上的永久阴影区域将比水星或月球上的温度更低。这是因为谷神星离太阳很远,其环形山的阴影部分受到的间接辐射很少。

“在谷神星上,这些区域是相对低纬度地区的寒冷圈地,”戈达德的“黎明”号客座研究员埃尔万·马扎里科(Erwan Mazarico)说。“在月球和水星上,只有非常接近两极的永久阴影区域会变得足够冷,表面的冰可以稳定下来。”

与月球相比,谷神星上的情况更类似于水星。在水星上,永久阴影区域在北半球所占的比例大致相同。捕获冰的效率——即积累水冰的能力——也是相当的。

根据研究小组的计算,谷神星表面产生的水分子中,每1000个中就有1个最终会在谷神星上的一年(1682天)中处于冷阱中。这足以在10万年左右的时间里形成薄而可检测到的冰沉积物。

“虽然低温阱可能提供了月球和水星表面的水冰沉积,但谷神星可能是在相对更大的水库中形成的,”黎明号任务的首席研究员克里斯·拉塞尔(Chris Russell)说,他在加州大学洛杉矶分校工作。“一些观察结果表明,谷神星可能是一个动荡丰富的世界,不依赖于当今的外部资源。”

出版: Norbert Schorghofer等人,“矮行星谷神星的永久阴影区域”,地球物理研究快报,2016;gl069368 DOI: 10.1002/2016

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