谷神星是小行星带的最大天体。自发现以来，这颗矮行星便一再让科学家吃惊不已。它是距离太阳最近的矮行星，同时也是太阳系内侧唯一的矮行星。在当前发现的矮行星中，谷神星的个头最小。它与太阳之间的距离不到地日距离的3倍，能够感受到太阳的温度，让冰的融化和再形成成为可能。谷神星身上保留着早期太阳系的记录，吸引了很多科学家的目光。

• 谷神星艺术概念图。自发现以来，这颗矮行星便一再让科学家吃惊不已

谷神星的直径接近1000公里，是小行星带内的最大天体。2015年至2018年，美国宇航局的离子动力“黎明”号飞船造访这颗矮行星，寻找太阳系如何形成的线索。谷神星是人造飞船造访过的第一颗矮行星。在对观测数据进行分析时，科学家发现谷神星是一个非常怪异的所在。在“黎明”号的诸多发现中，最令人吃惊的莫过于阿胡纳火山。经过研究，德国宇航中心的科学家揭示了这个奇异地貌如何在谷神星上形成。

• 4000米高的阿胡纳火山，是谷神星上最引人注目的地貌

阿胡纳火山的高度达到4000米，山坡光滑，没有明显特征，说明这座火山于最近形成，还没有足够时间出现谷神星地表那样的多陨坑特征。在测算谷神星引力并研究这颗矮行星的内部构造后，科学家认为阿胡纳火山的形成源自于一个从谷神星内部不断上升的泥浆、盐水和岩石泡。这个大泡泡穿过地壳的一个薄弱点，最后形成了阿胡纳火山。基本上说，它是一座巨型泥火山。

• “黎明”号飞船。2012年离开灶神星后，“黎明”号飞船奔赴谷神星。谷神星身上保留着早期太阳系的记录，这让“黎明”号任务备受关注

研究论文主执笔人、欧洲航天局的奥塔维亚诺·鲁斯克表示：“我们能够确定谷神星地幔内的哪些过程将物质送到地表。这些过程就在阿胡纳火山下方上演。”一旦盐水、泥浆和岩石的混合物逃离谷神星内部，便会接触到地表的寒冷环境。谷神星没有大气层，这些物质最后凝固成我们今天的阿胡纳火山。研究论文刊登在《自然·地球科学》杂志上。除了德国宇航局中心，明斯特大学的科学家也参与了这项研究。

• 近距离掠过谷神星时，“黎明”号飞船拍摄了这幅阿胡纳火山照片。这座火山的山坡比较光滑，没有撞击坑，说明比谷神星的其它地貌“年轻”

研究参与者、德国宇航中心行星研究所的弗拉迪米尔·诺伊曼表示：“在这一地区，谷神星的内部并不是呈坚硬的固态，而是不停移动，至少部分处于液态。这个泡泡是盐水和岩石成分的混合物，在阿胡纳火山下方的谷神星地幔内形成。”

科学家认为谷神星的构造与同一天域的其它天体类似。根据这一假设，谷神星主要由硅质岩构成。（硅质岩主要由硅或者二氧化硅构成。）不过，谷神星仍存在大量水冰，还可能存在液态水层。这颗矮行星的淡水和冰的比例可能超过地球。科学家认为在谷神星的质量中，冰或水的比重达到四分之一。

• 利用“黎明”号观测数据绘制的谷神星构造模型。它的地壳厚度达到40公里，由冰、盐和水合矿物构成。地壳下方可能是一层盐水和泥浆，再往下是多岩地幔，主要由水合矿物构成。科学家尚无法确定谷神星是否拥有多岩核心

谷神星的内部构造呈现出差异化。也就是说，随着时间的推移，谷神星的内部物质会聚集成不同的层。铁等重元素沉入中央，水或者含铝硅酸盐岩石等较轻的物质上升。虽然谷神星拥有45亿年历史，内部元素的放射性衰变可能仍产生热量。这一点与地球非常相似。

在这些热量的作用下，盐水、泥浆和岩石形成了泡泡，从下方挤压固态地壳。不断的挤压形成1000米高的拱顶结构。随着压力突破地壳，盐水、泥浆和岩石的混合流逃逸到地表并最终凝固。虽然无法直接看到谷神星内部的这些泡泡，但引力读数暴露了它们的存在。

• 利用“黎明”号观测数据绘制的阿胡纳火山彩色重力图。这座火山的高度达到5000米

研究发现阿胡纳火山的引力场存在异常。通过监测“黎明”号的速度和高度，科学家对这种异常进行了测算。随着“黎明”号在阿胡纳火山上空掠过，引力使飞船加速，同时让它的轨道略微下降。速度与高度变化对“黎明”号无线电通讯产生的多普勒效应泄露了谷神星的秘密。

研究论文主执笔人鲁斯克指出：“我们对这种异常现象进行了更细致的观测同时进行进一步建模，最终揭示了谷神星地幔中的隆起。结论显而易见：液态物质与岩石的混合物升到地面，最终堆积成阿胡纳火山。”

• 左图展示了“黎明”号从1470公里的高度看到的谷神星。右图展示了“黎明”号测量到的谷神星引力场变化，能够为科学家了解谷神星的内部结构提供线索

阿胡纳这样的冰火山普遍存在于太阳系外侧。科学家发现了木星和土星的某些卫星存在冷火山的证据，冥王星也是如此。不过，这些星球个头很大。鲁斯克等人的研究证明矮行星，甚至大型小行星的内部也能形成盐水-岩石泡。这些泡泡最终逃逸到地表。行星科学家认为只要内部的放射性衰变继续产生热量，这一过程可持续数十亿年之久。

博科园｜文：埃文·高夫

转自：漫步宇宙/qqtaikong

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