研究人员在矮行星谷神星上发现盐沉积物和有机化合物

矮行星谷神星上的第三大陨石坑在其形成后的许多百万年里至少有一次地质活动。在最近发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，来自马克斯-普朗克太阳系研究所（MPS）、明斯特大学（WWU）和印度布巴内斯瓦尔的国家科学教育和研究所（NISER）的研究人员提出了迄今为止对Urvara陨石坑最详细的研究。

他们首次评估了来自美国宇航局（NASA）的“黎明号”任务最后阶段的相机图像，这些图像显示了只有几米大小的地质结构。“黎明号”探测器于2015年进入围绕这颗矮行星的轨道，并近距离研究了大约三年半的时间。研究人员认为，与Occator陨石坑一样，Urvara陨石坑可能是低温火山活动的地点。这项研究支持这样一种说法，即在谷神星的地壳下有一个全球性的盐水海洋，其中一些可能在今天仍然是液体。

矮行星谷神星的表面有许多大坑，它是小行星带中最大的天体，直径约为960公里。这些陨石坑中最引人注目的可能是位于北半球的Occator。其内部的亮点在“黎明号”的接近阶段已经清晰可见，原来是地下盐水的残留物，这些盐水通过低温火山过程上升到表面，直到最近的地质时代。在另一个名为Ernutet的大陨石坑中，有证据表明有暴露的有机化合物，因此有非常复杂的化学作用。在他们的最新出版物中，由MPS领导的研究人员现在将他们的注意力转向了Urvara陨石坑。它位于南半球，是谷神星的第三大陨石坑，直径为170公里。约2.5亿年前形成它的撞击被认为揭示了来自50公里深处的物质。

“谷神星上的大型撞击结构使我们能够进入这颗矮行星的更深层，”MPS的Andreas Nathues解释说，他是当前研究的第一作者和黎明号摄影小组的首席调查员。他补充说：“事实证明，目前谷神星一些大陨石坑的地形和矿物学组成是复杂而持久的地质过程的结果，这些过程改变了这颗矮行星的表面。”

研究人员需要高分辨率的成像和光谱数据来尽可能准确地追踪这些过程。对Urvara陨石坑最精确的观测数据是在“黎明号”的延长任务中获得的：在最初设计为两年的主要任务结束后，剩余的燃料足以飞行更大胆的高椭圆轨道，将航天器带到距离表面35公里以内。在这一阶段，两台“黎明号”定格相机，即该任务的科学相机系统，拍摄了一些图像，其中可以识别出几米大小的结构。该摄像系统是在MPS的领导下开发和建造的，并在任务期间由MPS操作。

Urvara陨石坑的高分辨率图像显示了一个地质学上明显的多样化景观。多个阶梯状的陨石坑壁包围着撞击盆地；最突出的特征是在离陨石坑中心稍远的地方升起一座长约25公里、高3公里的山脉。它的南面是崎岖不平的悬崖，到处都是巨石--以及偶尔的明亮物质，让人想起奥卡托火山口著名的亮点。此外，图像显示了一个深深的中央凹陷，一些地区的表面非常光滑，还有一些点缀着许多较小的圆形凹陷。

"我们的分析显示，火山口的不同区域具有非常不同的年龄，"WWU行星学研究所的Nico Schmedemann说。"年龄差异高达1亿年。他补充说："这表明，在火山口实际形成后的很长一段时间内，有一些过程在起作用。对于这种类型的研究，研究人员计算覆盖在无大气的天体的每一个表面的小火山口。因为较老的表面有更多的时间来 “积累”这种较小的小行星的撞击，它们比年轻的表面有更多的陨石坑。此外，不同时间的轰击强度的模型在确定确切的年龄方面也起着作用。

根据这些模型，Urvara陨石坑中最原始的区域大约有2.5亿年历史。这个时间标志着陨石坑本身的形成。陨石坑内较年轻的表面包括广泛的光滑、黑暗的区域，以及可能是由地下的气体泄漏形成的坑洞。

使用相机系统的彩色滤光片拍摄的图像提供了关于陨石坑动荡历史的进一步线索。它们可以得出结论，某些表面反射到空间的可见光的波长范围--从而帮助推断其矿物学组成。事实证明，这些明亮的物质是盐类。由意大利航天局提供给这次任务的“黎明号”VIR光谱仪的数据也表明，有机化合物已经与盐分一起沉积在中央山脉以西的斜坡上。这样的盐分沉积和有机化合物的组合以前还没有被观察到。有机化合物的沉积似乎也比较“年轻”。

“谷神星上有机物的起源和形成仍然是有趣的开放性问题，对谷神星的整体地质历史以及与天体生物学和可居住性的潜在联系有重要影响。”NISER-科学家Guneshwar Thangjam说：“我们认为在南半球的Urvara盆地发现的有机物与北半球的Ernutet陨石坑的有机物丰富区域不同，将帮助我们回答这些问题。该团队正在使用FC和VIR光谱数据研究这些方面。”

“总的来说，Urvara陨石坑向我们展示了一个绝对复杂的画面，我们还没有完全理解，这为两种解释留下了空间，” Andreas Nathues总结说。例如，形成Urvara陨石坑的撞击可能将盐分从矮行星的内部运送到表面。然而，一些证据表明，盐水反而参与其中，从内部升起并启动了进一步的过程。目前还不清楚这些盐水是到达了地表还是仅仅积聚在地表之下。

不管确切的解释是什么，目前的结果加强了“黎明号”任务近年来对这颗矮行星的描述：这是一个地质活跃的天体，其地壳下有不同深度的盐水层。这些可能与早期的次表层海洋有关，其中也含有有机化合物。尽管谷神星距离太阳很远，但由于溶解了盐分，这种盐水今天仍然可以在大约40公里深处的大型液体水库中存在。