環形山中亮黃色的沉積物為穀神星的低溫火山史提供了新的證據
康薩斯環形山(Consus Crater)中亮黃色的沉積物為穀神星的低溫火山歷史提供了新的證據,重新引發了關於這顆矮行星是在小行星帶形成還是遷移到那裡的爭論。證據顯示,矮行星穀神星可能是在小行星帶形成的,而不是從太陽系外遷移到那裡的。

穀神星是小行星帶中最大的天體,它絕非一塊在太空中漂流的靜態岩石。它複雜的地質和低溫火山活動暗示著它綿延數十億年的活躍歷史。資料來源:NASA/JPL
發表在《地球物理研究雜誌》(Journal of Geophysical Research)上的一項研究表明,在康薩斯環形山(Consus Crater)發現的明亮、富含銨的沉積物支持了這種可能性: 行星”上發表的一項研究,該研究由位於哥廷根的馬克斯-普朗克太陽系研究所(MPS)的研究小組完成。
研究小組分析了美國國家航空暨太空總署(NASA)黎明號(Dawn)太空探測器的數據。一些科學家認為,只有在太陽系外才穩定的冷凍銨在穀神星的形成過程中發揮了作用,這意味著這顆矮行星的起源地遠離目前的位置。然而,新的研究提出了另一種解釋:康薩斯環形山中富含銨的物質,就像穀神星上其他明亮的沉積物一樣,可能是透過該行星獨特的低溫火山活動被帶到地表的。
矮行星穀神星在小行星帶中非常突出。它的直徑約960公里,是火星和木星之間最大的天體。與大多數較為簡單的鄰近小行星不同,穀神星擁有極為複雜多樣的地質結構,暗示著其跨越數十億年的動態歷史。
美國國家航空暨太空總署的”黎明”號太空探測器在2015年至2018年期間對穀神星進行了探索,發現了持續低溫火山活動的有力證據。幾個撞擊坑中有明亮的淡白色鹽沉積物,據信是數十億年來從地函和地殼之間的地表下層上升的含鹽液體的殘留物。最近對康薩斯撞擊坑的分析揭示了類似的明亮沉積物–有些還帶有淡黃色調–為了解地球的地質演變提供了新的視角。

康薩斯隕石坑位於矮行星穀神星的南半球。其內部最引人注目的結構是位於東半部的一個較小的隕石坑(”底坑”)。康薩斯隕石坑中央聳立著一座平坦的山峰。圖片來源:MPS
康納斯環形山位於穀神星的南半球。它的直徑約64 公里,並不是這顆矮行星上特別大的撞擊坑之一。黎明號的科學攝影系統是在MPS的領導下開發和建造的,它拍攝的圖像顯示,環形隕石坑壁高出坑底約4.5 公里,部分向內侵蝕。它包圍著一個較小的隕石坑,面積約15 千米x 11 千米,佔據了康薩斯隕石坑底部的東半部。淡黃色的明亮物質僅在較小的隕石坑邊緣和稍偏東的區域發現,呈現孤立的斑點狀。
對照相繫統和可見光紅外光譜儀數據的新分析表明,康薩斯環形山的淡黃色亮物質富含銨。在蛛絲馬跡中,這種化合物與氨的差別在於多了一個氫離子,在穀神星表面以富銨礦物的形式幾乎無所不在。過去,科學家認為,這些礦物只有在太陽系外緣寒冷的環境中與銨冰接觸後才能形成,因為在那裡冰凍的銨長時間保持穩定。在靠近太陽的地方,銨會迅速蒸發。因此,他們推斷穀神星一定是在太陽系邊緣形成的,後來才”搬遷”到小行星帶。目前的研究首次顯示了銨與來自穀神星內部的鹽之間的關聯。研究小組認為,這顆矮行星的起源不一定在太陽系外。穀神星也可能是小行星帶的真正原生星。

這裡標示為”yBM”的黃亮物質只出現在較小隕石坑的邊緣及其東部附近。資料來源:MPS
研究人員推測,穀神星最初的組成部分已經含有銨的成分。由於銨不與穀神星地函中的典型礦物質結合,它逐漸積聚在矮行星地函和地殼之間的一層厚厚的鹽水中。低溫火山活動導致富含銨的鹽水在數十億年的時間內反覆上升,其中所含的銨逐漸滲入穀神星地殼的大型植矽體中。植矽酸鹽的特徵是具有層狀晶體結構,在地球上也很普遍,例如在黏土中。 「穀神星地殼中的礦物質可能像海綿一樣在數十億年中吸收了銨,」本次研究的第一作者、黎明號攝影小組的前首席研究員、MPS科學家Andreas Nathues 博士解釋說。
有許多證據表明,地殼深層的銨濃度比地表附近更高。在穀神星表面,在康薩斯環形山之外能發現明顯黃亮物質斑塊的少數地方也位於深環形山內。本次研究的詳細結果表明,2.8 億年前產生東部小隕石坑的撞擊很可能暴露了康薩斯隕石坑深層的物質,尤其是富含銨的層。小隕石坑東側的黃亮斑點就是撞擊後噴出的物質。
「康薩斯環形山距今已有4.5 億年,按照地質學的標準,它並不是特別古老,但它卻是穀神星上現存的最古老的結構之一。 由於它挖掘得很深,我們可以通過它了解穀神星內部數十億年來的變化過程,因此它是我們了解這顆矮行星過去的一扇窗戶。
編譯自/ ScitechDaily