一颗矮行星被认为其肮脏的表面混有一些冰,其温度可能比我们想象的要凉爽得多。
谷神星?最大的身体小行星带之间火星和木星?可能有一个由 90% 以上的水冰组成的地壳。如果是这样的话,这个布满坑坑洼洼、伤痕累累的物体可能会有一个,以及它们完全冻结时的样子。
“我们认为谷神星表面附近有很多水冰,而且随着你越来越深入,它的冰度会逐渐减少,”行星地球物理学家迈克·索里说美国普渡大学博士。
谷神星于 1801 年首次被发现,因其在太阳系中的位置而有时被称为小行星。但它是足够大且球形被归类为矮行星,就在冥王星大小的一半。
这也是一个非常有趣的怪人。它是唯一一颗比海王星更接近太阳的矮行星,上面散布着亮点这可能是其表面存在冰火山的证据。
所以那里可能至少有一些水,但是有多少呢?之前根据表面的陨石坑估计,该数量不会超过 30%。
这是因为,如果表面是水冰,科学家认为它会随着时间的推移逐渐变形,变得更光滑、更浅。当美国宇航局的黎明号宇宙飞船,它发现了轮廓分明的陨石坑,与研究人员在谷神星是否结冰时所看到的预期不一致,因此他们做出了相应的估计。
“人们过去认为,如果谷神星非常冰冷,随着时间的推移,陨石坑会迅速变形,就像地球上流动的冰川,或者像粘稠的流动蜂蜜一样。然而,我们通过模拟表明,在地球上的条件下,冰可能会更坚固。如果你混入一点固体岩石,谷神星就会比之前预测的要好。”说索里。
普渡大学行星科学家伊恩·帕默洛领导的团队利用黎明号任务的数据和冰冷世界的计算机模拟,试图调查这一假设是否正确。
他们发现,只需要在冰中混入一点点泥土,就能使其结构保持足够的完整性,以保持清晰的陨石坑。
“即使是固体也会在很长的时间内流动,而冰比岩石更容易流动。陨石坑有很深的碗,会产生高应力,然后放松到较低的应力状态,通过固态流动导致较浅的碗,”帕默洛解释。
“我们的计算机模拟解释了一种新的方式,即冰只混有一点点非冰杂质就可以流动,这使得富含冰的地壳即使在数十亿年的时间里也几乎不会流动。因此,我们可以得到富含冰的谷神星仍然符合观察到的缺乏陨石坑松弛的情况,我们在这些模拟中测试了不同的地壳结构,发现表面附近冰含量高的渐变地壳随着深度逐渐降低到较低的冰是最好的方法。限制谷神星陨石坑的松弛。”
研究人员认为,这颗矮行星的地壳 90% 以上可能是水冰,这为我们了解冰覆盖的海洋世界提供了一些线索。太阳系中有很多这样的卫星,包括木星卫星并且可能, 克朗卫星和,以及可能的天王星卫星。
这些卫星有一层厚厚的冰壳,冰壳下面有一片液态水海洋,被认为是由月球和行星之间的引力相互作用产生的热量维持的。
谷神星不绕行星运行,这意味着没有潮汐活动来保持其内部温暖。研究人员说,任何曾经在那里晃动过的海洋都会被完全冻结。
“我们对这一切的解释是,谷神星曾经是一个像木卫二一样的‘海洋世界’,但有一个肮脏、泥泞的海洋,”索里 说。 “随着时间的推移,泥泞的海洋结冰,形成了冰壳,其中夹有一些岩石物质。”
如果是这样的话,这意味着海洋世界可能与我们想象的有很大不同。此外,NASA此前也曾向谷神星发射过一艘航天器。它还能再这样做吗?而这颗矮行星可能的冰冻海洋世界状态使其成为一个非常有趣的研究目标。
“对我来说,这一切中最令人兴奋的部分是,如果我们是对的,我们有一个非常接近地球的冰冻海洋世界。谷神星可能是与外太阳系的海洋冰冷卫星进行比较的一个有价值的点,就像木星的卫星欧罗巴和土星的卫星土卫二”索里 说。
“因此,我们认为,谷神星是宇宙中最容易到达的冰冻世界。这使其成为未来航天器任务的绝佳目标。”
该研究发表于自然天文学。