小行星谷神星是一个前海洋世界，慢慢形成一个巨大的、黑暗的冰球体

自从 1801 年朱塞佩·皮亚齐 (Giuseppe Piazzi) 首次发现太阳系中第一颗最大的小行星以来，天文学家和行星科学家一直在思考这颗小行星/矮行星的构成。其严重受损、凹凸不平的表面布满了撞击坑。长期以来，科学家们一直认为，谷神星表面可见的陨石坑意味着谷神星不可能非常冰冷。

普渡大学和美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的研究人员现在认为谷神星是一个非常冰冷的物体，可能曾经是一个泥泞的海洋世界。谷神星有肮脏冰壳的发现是由 Ian Pamerleau 博士领导的。学生和普渡大学地球、大气和行星科学系助理教授迈克·索里（Mike Sori）发表了他们的发现在自然天文学。两人与喷气推进实验室的研究科学家 Jennifer Scully 一起使用谷神星上的陨石坑在数十亿年里如何变形。

索里说：“我们认为谷神星表面附近有大量的水冰，而且随着你越来越深入，它的冰含量会逐渐减少。” “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。”

该团队的发现与之前认为谷神星相对干燥的观点相矛盾。人们普遍认为谷神星的冰含量不到 30%，但索里的团队现在认为谷神星表面的冰含量更像是 90%。

索里说：“我们对这一切的解释是，谷神星曾经是一个像欧罗巴（木星的卫星之一）一样的‘海洋世界’，但海洋肮脏、泥泞。” “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。”

帕默洛解释了他们如何使用计算机模拟来模拟数十亿年来谷神星陨石坑如何发生弛豫。

“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，通过固态流动产生较浅的碗，”他说。 “因此，美国宇航局黎明任务后的结论是，由于缺乏松弛的浅陨石坑，地壳不可能那么冰。我们的计算机模拟解释了一种新的方式，即冰可以仅在少量非冰杂质的情况下流动混合在一起，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，我们可以获得一个富含冰的谷神星，它仍然与观察到的缺乏相符。松弛。我们在这些模拟中测试了不同的地壳结构，发现地表附近冰含量高的渐变地壳随着深度逐渐降低到较低的冰，是限制谷神陨石坑松弛的最佳方法。”

索里是一位行星科学家，主要研究行星地球物理学。他的团队解决了有关行星内部、行星内部和表面之间的联系的问题，这些问题可能通过航天器任务得到解决。他的工作涉及太阳系中的许多固体物体，从月球和火星到太阳系外的冰冷物体。

“谷神星是小行星带中最大的天体，也是一颗矮行星。我认为有时人们会将小而块状的物体视为小行星（而且大多数都是！），但谷神星实际上看起来更像是一颗行星，”索里说。 “它是一个大球体，直径约950公里，表面有火山口、火山和山体滑坡等特征。”

2007年9月27日，美国宇航局发射了黎明号任务。这次任务是第一个也是唯一一个绕两个地外目的地（原行星灶神星和谷神星）运行的航天器。尽管黎明号于 2007 年发射，但直到 2015 年才抵达谷神星。它绕着这颗矮行星运行直到 2018 年。

“我们使用黎明数据进行的多次观测作为寻找谷神星上富含冰的地壳的动机，该地壳抵抗了谷神星上的陨石坑松弛。不同的表面特征（例如，凹坑、圆顶和山体滑坡等）表明谷神星的近地表以下包含大量冰，”帕默洛说。 “光谱数据还表明，在地球的风化层下面应该有冰。重力数据产生的密度值非常接近冰的密度值，特别是不纯的冰。我们还拍摄了谷神星上一个实际复杂陨石坑的地形剖面，并用它来构建我们的一些模拟的几何形状。”

索里说，由于谷神星是最大的小行星，根据地球对其质量的一些估计，人们怀疑它可能是任何冰冻物体。这些因素使其成为航天器访问的绝佳选择。

“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二一样，”索里说。 “因此，我们认为，谷神星是宇宙中最容易接近的冰冷世界。这使其成为未来航天器任务的绝佳目标。我们在谷神星表面看到的一些明亮特征是谷神星泥泞海洋的残余物，现在主要是或完全冻结，喷发到。所以我们有一个地方可以从古代海洋世界的海洋中收集样本，向那里发送航天器并不是太困难。”