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新研究表明谷神星的影子陨石坑中的冰与倾斜历史有关

时间:2021-10-22 09:55:03 来源:

该动画显示了谷神星北半球的照明如何随矮行星的轴向倾斜或倾斜而变化。阴影区域突出显示为2度,12度和20度的倾斜度。

科学家检查了谷神星的轴向倾斜,发现最大倾角处留在阴影中的陨石坑与可能是水冰的明亮沉积物之间存在相关性。

矮行星谷神星可能距木星数亿英里,甚至距土星更远,但是这些天然气巨头的引力的巨大影响对谷神星的方向产生了明显影响。在一项新的研究中,来自美国宇航局(NASA)黎明任务的研究人员计算出,谷神星的轴向倾斜度(它绕太阳行进时旋转的角度)在大约24,500年的过程中变化很大。天文学家认为,对于如此剧烈的偏差,这是一个令人惊讶的短时间段。

科学家在《地球物理研究快报》(Jeophysical Research Letters)上报告说,在谷神星的历史上,轴向倾斜或“倾斜度”的变化与一个更大的问题有关,即在谷神星的表面上哪里可以找到冷冻水。给定谷神星的条件,冰只能在极冷的温度下生存-例如,在从未见过阳光的区域。

这项研究的主要作者,美国加利福尼亚州NASA喷气推进实验室的博士后研究员安东·埃尔马科夫说:“我们发现了在最大倾斜度下保持在阴影中的陨石坑与可能是冰块的明亮沉积之间的相关性。”“几百万年来从未见过日光的地区更有可能具有这些沉积物。”

倾斜周期

计算表明,在过去的三百万年中,谷神星经历了大约2度到20度的倾斜周期。

“我们无法直接观察到谷神星方向随时间的变化,因此我们使用黎明航天器对形状和重力的测量来精确地重建原来是动态的历史,”美国宇航局戈达德太空学院的合著者Erwan Mazarico说马里兰州格林贝尔特的飞行中心。

研究人员说,矮行星最后一次达到最大倾斜度(大约19度)是14,000年前。为了比较,地球倾斜了23.5度。这种明显的倾斜使我们的星球经历了四季:北半球的夏季是朝着太阳,而冬季是远离太阳。相比之下,谷神星的当前倾斜度约为4度,因此在该位置的一年中(约4.6个地球年),它将不会产生如此强烈的季节性影响。

倾角与冰的关系

当轴向倾斜较小时,谷神星上相对较大的区域将永远不会受到阳光直射,尤其是在两极。这些阴影不断的地区占地约800平方英里(2,000平方公里)。但是,当倾斜度增加时,极地地区更多的环形山会直接暴露在阳光下,而阴影区持续存在的面积仅占0.4至4平方英里(1至10平方公里)。黎明的科学家们说,谷神星表面的这些区域即使在高倾角时也仍然处于阴影中,可能足够冷以维持表面冰层。

这些火山口的区域长时间处于阴影中,因为它们太冷又太黑,以至于迁移到这些区域的挥发物(易于汽化的物质)都无法逃逸,甚至超过十亿年也无法逃脱。黎明组织(Dawn)团队在2016年的《自然天文学》中进行了一项研究,发现其中10个环形山中有明亮的物质,而黎明的可见光和红外光谱仪的数据表明其中一个包含冰。

这项新的研究集中在极地陨石坑上,并对随着谷神星的轴向倾斜变化而产生的阴影进行建模。在北半球,只有两个持续阴影区域保持最大20度倾斜的阴影。这两个地区今天都有丰富的沉积物。在南半球,还有两个倾斜度最高的持续阴影区,其中一个显然有明亮的沉积物。

上下文中的阴影区域

谷神星是太阳系中发现有永久阴影区域的第三个物体。水星和地球的月亮是另外两个,科学家认为它们是从撞击物体处获得的冰。但是,由于太阳和地球分别具有稳定的引力影响,水星和月球的倾斜度变化不大。谷神星的冷阱中的冰的起源更为神秘,它可能来自谷神星本身,也可能是由于小行星和彗星的撞击而产生的。无论如何,冷阱中冰的存在可能与水上气氛脆弱有关,这是由ESA的赫歇尔太空天文台在2012-13年发现的。离开表面的水分子会掉落到谷神星上,其中一些降落在冷阱中并在那里聚集。

黎明号任务副首席研究员卡罗尔·雷蒙德(Carol Raymond)说:“关于冰可以在谷神星上长时间生存的想法很重要,因为我们将继续重建矮行星的地质历史,包括它是否一直在释放水蒸气。” JPL的研究合著者。

出版物:A. I. Ermakov等人,“ Ceres的倾角历史及其对永久阴影区域的影响”,《地球物理研究快报》,2017年; DOI:10.1002 / 2016GL072250


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