小行星穀神星是一個前海洋世界，慢慢形成一個巨大的、黑暗的冰球體

自從 1801 年朱塞佩·皮亞齊 (Giuseppe Piazzi) 首次發現太陽系中第一顆最大的小行星以來，天文學家和行星科學家一直在思考這顆小行星/矮行星的組成。其嚴重受損、凹凸不平的表面佈滿了撞擊坑。長期以來，科學家一直認為，穀神星表面可見的隕石坑意味著穀神星不可能非常冰冷。

普渡大學和美國太空總署噴射推進實驗室（JPL）的研究人員現在認為穀神星是一個非常冰冷的物體，可能曾經是一個泥濘的海洋世界。穀神星有骯髒冰殼的發現是由 Ian Pamerleau 博士領導的。學生和普渡大學地球、大氣和行星科學系助理教授邁克·索里（Mike Sori）發表了他們的發現在自然天文學。兩人與噴射推進實驗室的研究科學家 Jennifer Scully 一起使用穀神星上的隕石坑在數十億年裡如何變形。

索里說：“我們認為穀神星表面附近有大量的水冰，而且隨著你越來越深入，它的冰含量會逐漸減少。” 「人們過去認為，如果穀神星非常冰冷，隨著時間的推移，隕石坑會迅速變形，就像地球上流動的冰川，或者像粘稠的流動蜂蜜一樣。然而，我們通過模擬表明，在地球上的條件下，冰可能會更堅固。

團隊的發現與先前認為穀神星相對乾燥的觀點相矛盾。人們普遍認為穀神星的冰含量不到 30%，但索里的團隊現在認為穀神星表面的冰含量更像是 90%。

索里說：“我們對這一切的解釋是，穀神星曾經是一個像歐羅巴（木星的衛星之一）一樣的‘海洋世界’，但海洋骯髒、泥濘。” “隨著時間的推移，泥濘的海洋結冰，形成了冰殼，其中夾有一些岩石物質。”

帕默洛解釋了他們如何使用電腦模擬來模擬數十億年來穀神星隕石坑如何發生弛豫。

「即使是固體也會在很長的時間內流動，而冰比岩石更容易流動。隕石坑有很深的碗，會產生高應力，然後放鬆到較低的應力狀態，透過固態流動產生較淺的碗，」他說。 「因此，美國太空總署黎明任務後的結論是，由於缺乏鬆弛的淺隕石坑，地殼不可能那麼冰。我們的電腦模擬解釋了一種新的方式，即冰可以僅在少量非冰雜質的情況下流動混合在一起，這使得富含冰的地殼即使在數十億年的時間裡也幾乎不會流動，因此，我們可以獲得一個富含冰的穀神星，它仍然與觀察到的缺乏相符。鬆弛。我們在這些模擬中測試了不同的地殼結構，發現地表附近冰含量高的漸變地殼隨著深度逐漸降低到較低的冰，是限制穀神隕石坑鬆弛的最佳方法。

索里是一位行星科學家，主要研究行星地球物理學。他的團隊解決了有關行星內部、行星內部和表面之間的聯繫的問題，這些問題可能透過太空船任務得到解決。他的工作涉及太陽系中的許多固體物體，從月球和火星到太陽系外的冰冷物體。

「穀神星是小行星帶中最大的天體，也是一顆矮行星。我認為有時人們會將小而塊狀的物體視為小行星（而且大多數都是！），但穀神星實際上看起來更像是一顆行星，」索里說。 “它是一個大球體，直徑約950公里，表面有火山口、火山和山體滑坡等特徵。”

2007年9月27日，美國太空總署發射了黎明號任務。這次任務是第一個也是唯一一個繞兩個地外目的地（原行星灶神星和穀神星）的太空船。儘管黎明號於 2007 年發射，但直到 2015 年才抵達穀神星。

「我們使用黎明資料進行的多次觀測作為尋找穀神星上富含冰的地殼的動機，該地殼抵抗了穀神星上的隕石坑鬆弛。不同的表面特徵（例如，凹坑、圓頂和山體滑坡等）顯示穀神星的近地表以下包含大量冰，」帕默洛說。 「光譜數據還表明，在地球的風化層下面應該有冰。重力資料產生的密度值非常接近冰的密度值，特別是不純的冰。我們還拍攝了穀神星上一個實際複雜隕石坑的地形剖面，並用它來構建我們的一些模擬的幾何形狀。

索里說，由於穀神星是最大的小行星，根據地球對其質量的一些估計，人們懷疑它可能是任何冰凍物體。這些因素使其成為太空船存取的絕佳選擇。

「對我來說，這一切中最令人興奮的部分是，如果我們是對的，我們有一個非常接近地球的冰凍海洋世界。穀神星可能是與外太陽系的海洋冰冷衛星進行比較的一個有價值的點，就像木星的衛星歐羅巴和土星的衛星土衛二一樣，」索里說。 「因此，我們認為，穀神星是宇宙中最容易接近的冰冷世界。這使其成為未來太空船任務的絕佳目標。我們在穀神星表面看到的一些明亮特徵是穀神星泥濘海洋的殘餘物，現在主要是或完全凍結，噴發到。所以我們有一個地方可以從古代海洋世界的海洋中收集樣本，向那裡發送航天器並不是太困難。