小行星带中,这是火星和木星之间的巨大空间,成千上万的岩体在永恒的宇宙之舞中宁静地绕着太阳运动。舞者中的皇后是谷神星,谷神星是该带的最大物体,也是太阳系早期的“化石”。

2007年,美国国家航空航天局(NASA)向太空带发射了Dawn航天器,以近距离研究Ceres。在对矮行星进行调查,科学家们认为它曾经是全球冰冻之地的故乡。

周一,《自然》(Nature)杂志上的一整套七项研究仔细研究了黎明的扩展任务数据,凝视着谷神星(Ceres)沉闷,毫无生气的贝壳,并找到了确凿的证据证明这是海洋世界。

NASA喷气推进实验室(JPL)的行星科学家,六项新研究的合著者朱莉·卡斯蒂略-罗格斯(Julie Castillo-Rogez)说:“新结果证实了谷神星内部存在液体。” 液体的发现暗示着离地球最近的矮星谷神星可能是一个宜居的世界,并增加了这类世界可能存在生命的可能性

谷神星是微型冥王星,比它的著名表亲小约2.5倍。当黎明在2015年的首要任务期间飞过头顶时,飞船在Occator陨石坑的中央拍摄了神秘的亮点,该陨石坑位于谷神星表面60英里宽的疤痕处。从内部反射出来的纯白光变成了一个陨石坑。美国宇航局的科学家认为,他们需要更仔细地观察。

在2018年6月至10月之间,随着任务的结束,黎明号移动到谷神星表面22英里(35公里)以内。根据Castillo-Rogez所说,这将Dawn成像的分辨率提高了10倍,使行星科学家对Occator的地质和组成有了前所未有的了解。

在周一的大量研究中,科学家们提出了关于火山口下的液体以及谷神星内部正在进行的地质活动的理由。

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Occator火山口中的亮点(带圆圈)。

NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

了解谷神星的重点是Occator的亮点。先前的研究称为Cerealia Facula,先前的研究表明Cerealia的反射光泽是由表面上的盐残留引起的,这是过去水活度的证据。但是水是如何沉淀在碗形的Occator中的呢?有两种相互竞争的理论。

第一个假设是咸残留物是由Occator产生的影响的结果,而第二个假设的流体仍从Ceres表面下方冒泡。Dawn的封闭方法旨在解决这个问题。 正如卡斯蒂略-罗格兹(Castillo-Rogez)所说,一项研究发现了一种“烟枪”:水卤石。

卤化氢盐由氯化钠-海盐-包围着水分子组成。意大利和美国的研究人员使用Dawn的红外测绘仪获得的图像,发现了水卤石的确凿的红外信号。这是第一次在地球以外发现它。卡斯蒂略-罗格兹(Castillo-Rogez)称其为“重大发现”,并解释说它必须直到最近才被曝光,可能“不到100年前”。她说,这提供了有力的证据证明当今的谷油上仍存在液体,但是这是全球海洋还是液体的一小部分尚待确定。

结合Occator及其周围区域的重力数据,Dawn科学家能够绘制出地下储液罐的几何形状。另外两项研究使研究人员可以检查亮点的厚度并对其进行老化。成分显示Cerealia比撞击坑本身年轻得多。大约2千2百万年前,一个冲击器很可能撞上了谷神星并形成了Occator。撞击后,形成了一个小的液体“融化室”,其中的咸味液体向上移动到地面,形成了约200万年前的Cerealia结构。

马克斯·普朗克太阳能系统研究所的行星科学家,其中一项新研究的第一作者安德烈亚斯·纳特胡斯说:“我们得出的结论是,在Occator上有些低活动可能仍在继续。“令人惊讶的是,旧海洋没有完全冻结。

黎明的图像还有助于解释谷神星上的另一个表面特征。切雷利亚(Cerealia)的东部是Vinalia Faculae,这是一组更薄,更分散的亮点,也显示出盐分的迹象。研究人员认为,这两个区域之间的差异之所以会出现,是因为Vinalia受到了Ceres内部的深层液体源的滋养。液体穿过裂缝到达表面,在那里冻结,留下咸的沉积物。

卡斯蒂略-罗格斯(Castillo-Rogez)在过去的二十年中一直在研究冰雪世界在我们太阳系中的演化,试图了解它们是如何形成的。

一些天体,如木星的月亮Io,通过与行星之间的引力相互作用而产生内部热量,这一过程称为“潮汐加热”。这个过程可以支配那些世界如何演变。卡斯蒂略-罗格斯(Castillo-Rogez)的工作集中在没有经历这种加热的中型宇宙世界,例如土星的卫星Iapetus和Phoebe。

谷神星等矮行星的心冷。他们没有潮汐加热,也没有气氛,也不会散发任何热量。没有热量,水就会冻结。但是来自Dawn的数据现在允许诸如Castillo-Rogez之类的科学家表明,由于咸性液体和诸如卤化氢的化合物的作用,这些类型的宇宙物体可以以其他方式维持数以万计的液态水。

产生大量热量的撞击事件可能是冰冷演变的主要驱动力,它们创造的短暂的融化室可能是外星生命的“瞬态”可居住室。NASA科学家和合著者Lynnae Quick认为,这类舱室可能为海洋世界和冰冷的卫星中的生命提供机会。

随着我们对太阳系的更多了解,海洋世界变得越来越普遍。有土星的雪球卫星恩克拉多斯(Enceladus),以及木卫三和木卫二的欧罗巴(Europa),据信这些木星会掩藏内部海洋。更进一步,在太阳系的边缘,海洋世界可能会持续存在。冥王星是另一颗冷心的矮行星(被冷酷地从官方行星身份降级),与美国宇航局的新视野号航天器一起研究,研究人员发现了2016年冰冻的壳下有全球液态海洋的证据 。

“也许还有像谷神星这样的物体,”纳特胡斯思考道。

这些冰冷体的演变具有深远的影响:有水的地方就有生命的潜力。观察太阳系的海洋世界将使科学家们能够评估它们的可居住性,而美国国家航空航天局(NASA)的曙光(Dawn)为我们提供了一条内部轨道。

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冥王星也被认为隐藏着地下海洋。

NASA / JHUAPL / SwRI

许多天体生物学家将目光投向了火星。地球的邻居是最近发起的一系列任务的主要目标,这些任务 旨在寻找古代生命的迹象。但是海洋世界也可能为外星人形式提供庇护。

在未来的几十年中,将有两个行星际探测器探索大量的海洋世界。NASA和欧洲航天局(ESA)都将把航天器送入木星的卫星Europa,NASA的科学家认为,这个世界可能是检查生命的最佳地点。

欧空局的航天器称为JUICE,还将飞过木卫三和卡利斯托,这是大型的木卫二卫星,据信可以维持地下海洋。黎明正在铺平道路,以了解那些太空船可能在那找到什么。

Castillo-Rogez说:“黎明图像的前所未有的分辨率为支持欧罗巴和木卫三的未来观测提供了很好的参考。”

尽管行星科学家开始放眼未来,并计划对冰月球进行飞行任务,但卡斯蒂略-罗格斯说,这仅仅是美国宇航局(NASA)的Dawn数据分析的开始,而且Dawn任务还引发了许多问题。来自Occator的结果仅涵盖了在黎明的最后几天,黎明将其传回地球的数据的一小部分。

团队的发现使Ceres可以从“候选”海洋世界升级到确定的环境,但是现在有新的谜团需要解决。为了充分确定冰冷的月亮和冰冷的物体(如谷神星(Ceres))是否可以掩盖生命-或过去可能拥有生命-需要清楚地理解表层以下环境的性质。

Nathues说:“要回答有关海洋的更详细的问题,我们需要着陆器任务。”

卡斯蒂略-罗格兹(Castillo-Rogez)指出,一项概念研究正在最后完成,以提交给NASA,该研究将看到样品返回Vinalia Faculae的任务,使科学家能够评估可居住性并研究表面有机物的状态。直到2022年,人们才能知道NASA长期计划委员会是否对这样的任务持有利态度。

黎明已于2018年11月1日正式退休,结束了其使命。它不是有意撞入行星,因为它担心会污染地表。这次探测继续在谷神星周围的轨道上进行了一个寂寞的守夜活动,并且有可能在未来的二十年内持续进行。如果我们要返回小样,黎明将在头顶飞驰,这是过去成功的丰碑。