行星科学家绘制了谷神星冷阱地图

矮行星谷神星的极地地区有永久的阴影区域，这些区域与水星和月球很有趣。宇航局的黎明号航天器绘制了谷神星永久阴影区域的地图，由于散射的阳光，在一小部分永久阴影区域中发现了明亮的沉积物。为了更清楚地了解谷神星上冷困冰沉积物的性质，行星科学研究所和宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员构建了永久阴影区域陨石坑的改进形状模型。

“谷神星的故事始于 2016 年，当时围绕谷神星运行的黎明号宇宙飞船瞥见了这些永久的陨石坑，并在其中一些陨石坑中看到了明亮的冰沉积物，”主要作者、研究员诺伯特·肖尔霍费尔 (Norbert Schorghofer) 博士说。在行星科学研究所。

“2016 年的发现提出了一个谜：谷神星极地地区的许多陨石坑全年都处于阴影状态——在谷神星上这种情况持续 4.6 个地球年——因此仍然寒冷，但其中只有少数陨石坑含有冰沉积物。”

“很快，另一个发现提供了原因的线索：由于太阳和木星的潮汐，谷神星的自转轴每 24,000 年来回摆动一次。”

“当地轴倾斜度较高且季节变化强烈时，只有少数陨石坑全年保持阴影，而这些陨石坑含有明亮的冰沉积物。”

为了确定数千年前陨石坑内部的阴影有多大，科学家们构建了数字高程图，然后用它们进行光线追踪计算，从理论上重建了投射在陨石坑地板上的阴影。

结果的可靠性取决于其所基于的数字形状模型。请记住，这些陨石坑的底部始终处于阴影中，因此测量它们的深度并不容易。

宇航局的黎明号航天器有一个非常灵敏的相机，可以识别阴影陨石坑底部的特征。

阳光照射区域的立体图像通常用于构建阳光照射区域的数字高程图，但制作阴影地形的高程图是一项很少有人接受的挑战。

作为研究的一部分，作者开发了一种新技术，即使在立体图像对的阴影部分也能重建高度。

然后，这些改进的高程图可用于光线追踪，以预测寒冷、永久阴影区域的范围。

这些更精确的地图得出了令人惊讶的结果：当谷神星达到其最大轴倾斜度时(最后一次发生在大约 14,000 年前)，谷神星上没有任何陨石坑仍然常年处于阴影状态，并且其中的任何冰肯定已经迅速升华到太空中。

“这就只剩下一个合理的解释：冰沉积物的形成时间肯定比这更晚，”肖尔霍夫博士说。

“结果表明，所有这些冰沉积物必定是在过去 6000 年或更短的时间内积累起来的。”

“考虑到谷神星的年龄远超过 40 亿岁，这是一个非常年轻的年龄。”

“谷神星是一个富含冰的天体，但几乎没有冰暴露在表面。上述极地陨石坑和极地以外的一些小区域是唯一的冰暴露区域。然而，冰在浅层深处无处不在，因此即使是一个小型的干燥撞击器也可能会蒸发一些冰。”

“大约 6000 年前，一颗小行星的碎片可能与谷神星相撞，形成了暂时的水大气层。”

“一旦形成水气氛，冰就会在寒冷的极地陨石坑中凝结，形成我们今天仍然看到的明亮沉积物。”

“或者，冰沉积物可能是由富含冰的物质雪崩形成的。这些冰只能在寒冷的阴影陨石坑中生存。”

“无论如何，这些事件在天文时间尺度上都是最近发生的。”

研究人员还研究了除水冰之外的其他类型的冰可能被困在谷神星上这些不寻常的陨石坑中的可能性。

在我们的月球上，极地陨石坑的部分区域非常寒冷，甚至二氧化碳冰和其他一些化学物质也可以在其中持续数十亿年。

谷神星距离太阳较远，因此其极地陨石坑预计比月球的陨石坑还要冷。

科学家们计算了谷神星极地陨石坑内的温度，这是以前从未做过的事情。

答案令人惊讶：虽然这些陨石坑足够冷，可以保留水冰，但它们太温暖，无法保留其他常见类型的冰。有两种情况促成了这一点。

首先，谷神星的轴倾斜度目前为 4 度，高于月球 1.5 度的倾斜度，因此更多的陨石坑边缘受到阳光照射，更多的光线被散射到陨石坑底部。

其次，谷神星在北极附近根本没有常年被阴影笼罩的陨石坑，这与月球不同，月球的一个陨石坑几乎正好位于南极点。

由于这些原因，谷神星上的温度并不像月球表面部分地区那么低。

“无论冰沉积物的历史如何，它都是由比人类文明更古老的事件造成的，”肖尔霍夫博士说。

研究结果发表在《行星科学杂志》上。

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