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“人生道路上最淒涼的事情之一,就是堅信自己不會再遭遇任何不幸的事情。”——菲絲·鮑德溫

穀神星曾一度被認為是太陽系的第八大行星,當然,這只是人們當時認知的侷限!我們自古以來就知道太陽系中包括地球在內有六顆行星,因為它們這幾個都是肉眼可見的。隨著哥白尼革命的結束,以及後來開普勒、伽利略和牛頓的發現,太陽系的結構已基本為人所知。在整個17、18世紀,越來越好的天文觀測證明了我們對行星運動的理解是正確的,牛頓萬有引力定律支配著地球上的一切、也支配著我們頭頂上的天空,1758年哈雷彗星迴歸的預測也證實了這一點。

1759年預測的哈雷彗星路徑的星圖。

行星三大定律和萬有引力的成功,讓當時的人們認為,在太陽系中一切都是已知、可測的。

19世紀初,天文學界還在為威廉·赫歇爾(William Herschel) 1781年發現的天王星(Uranus)感到震驚,這是幾千年來人們在太陽系六大行星(包括地球)之外發現的第一顆行星。雖然當時天文學的大部分內容包括觀察恆星、尋找彗星和對深空天體進行編目,但隨著天王星的發現,一種新的探索正在形成:在我們的太陽系中尋找新的、永久的天體。1801年元旦那天,義大利天文學家朱塞佩·皮亞齊發現了一件非常奇妙的事情,這使他寫下了以下的文字:

“我曾認為這顆天體是一顆彗星,但由於它沒有伴隨任何模糊的星雲,而且它的運動非常緩慢而且相當均勻,所以我好幾次想到它可能不是彗星,而是行星。不過我一直很小心,不把這種猜想公諸於世。”

實際上,他發現的並不是一顆新的行星,而是小行星帶中的第一個、也是最大的天體:穀神星。

十多年來,我們對這個小世界最好的成像來自哈勃太空望遠鏡,即使是穀神星最接近我們的時候,也有3億公里遠。

雖然一些非常先進的影象處理技術和完整的資料已經足以讓我們看到這個世界一些驚人的景象,但它的直徑只有900公里,幾乎是月球直徑的一半,所以我們還是無法看到小行星的細節。

因此美國國家航空航天局(NASA)決定通過發射黎明號航天器來突破固有的距離限制,該航天器旨在繪製和研究小行星帶中兩個最大,最引人入勝的天體:穀神星和灶神星(Ceres and Vesta),灶神星是小行星帶中的第三大小行星,以微弱的優勢輸給智神星。

從2011年至2012年的兩年時間裡,黎明號首先觀測了灶神星,並繪製了一張3D拼接圖,這是迄今為止所有小行星所沒有的。

然後,黎明號駛向了穀神星。雖然我們認為小行星帶大致是呈圓形的,但有些小行星卻不在火星軌道之外,而幾乎與木星一樣遠,距離太陽的距離是火星的三倍。

在黎明任務的兩個目標之間,穀神星比灶神星更遠,距太陽約7500萬公里,因此它表面也更冷。雖然這兩個星球表面都被認為佈滿了隕石坑,但是灶神星至少在它向陽的一面足夠溫暖,而且引力也很小,這就足以讓任何可能在其表面形成的水冰瞬間昇華。這些水冰不僅會變成水蒸氣,而且灶神星的表面重力也足夠低,不足以將這些氣態的、“充滿能量”的水分子保持在它的表面,然後它們會逃逸。即使在離太陽這麼遠的地方,光是Sunny的作用就足以讓這些粒子有足夠的速度來克服引力。

這就是為什麼“黎明”號在穀神星上的發現(攝於2015年)如此令人費解。

當然,穀神星比灶神星要大得多,品質也大得多,而且離太陽也遠得多。但這真的足以解釋穀神星上最大的隕石坑底部的這些“白點”嗎?目前,有三種可能的解釋:

這就是水冰。但令人驚訝的是,這個隕石坑底部的冰凍水,即使在Sunny直射下,甚至在赤道附近,仍然可以保持穩定。這顆由岩石組成的巨型小行星可以穩定地保持住一塊冰,甚至持續了數十億年?這是另一種形式的冰:也許是凍結的二氧化碳(乾冰),因為它的分子量比水大。在某種程度上,這可能更令人驚訝,因為儘管二氧化碳的分子量大,難以達到逃逸速度,但乾冰昇華的溫度比水要低得多。這只是一種堅固的岩石特徵,但它的反射率(或反照率)與小行星的其他部分不同。這可能是穀神星(穀神星的基岩)所固有的一種岩石,也可能是由於火山作用從內部被噴發出來的,或者很有可能是隕石撞擊所帶來的物質。

當然這種事情也少不了流行的陰謀論,有些人認為這是外星人,或者更確切地說,這些白點是發射光而不是反射光。但是如果真的是這樣的話,我們就看不到如此巨大的亮度/反照率變化,因為反射的太Sunny相對於航天器的角度發生了變化。

從NASA的任務中各種各樣的圖片,我們可以自己看到:這是反射,而不是發射。

“黎明號”的軌道一開始距離小行星表面13600公里,是國際空間站距離地球表面距離的40倍。隨著後來“黎明號”的軌道下降,用各種儀器繪製穀神星的地圖,了解這種物質的基本成分。

研究人員發現這些白色的物質很有可能就是水冰,因為穀神星的自轉軸由於木星和土星引力的影響,在幾百萬年的時間裡,從20°到2°在變化,而目前這一角度為4°。這就跟地球一個道理,地球的傾角為我們帶來了四季變化,為南北半球在一年內也帶來了不同的日照。而穀神星的自轉軸目前4°的傾角就足以是其南北半球受到極少的Sunny照射。

其隕石坑底部也會很少受到Sunny的照射,這就足以使得其他地方的水冰昇華,而隕石坑深處的得以儲存。我們在月球甚至是水星上發現的水冰也是同樣的道理。

這是一個科學最好的例子:發現了一個神祕的東西,弄清楚需要知道什麼才能解決這個問題,然後精確地進行測量。了解小行星對弄清楚早期太陽系至關重要,這又一次證明了水在太陽系,甚至是宇宙中十分普遍。

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