研究人员在谷神星内部发现有机物质储藏的新证据

研究人员利用美国国家航空航天局（NASA）黎明号（Dawn）任务的数据，发现了矮行星谷神星（Ceres）内部有机物质储藏的新证据。他们的研究以2017年在谷神星厄努特环形山附近发现的有机化合物为基础。 这些化合物以前被认为是由彗星或小行星撞击沉积而成的，现在被认为是内源性的，这意味着谷神星拥有能够支持生物过程的内部能源。 这一发现凸显了谷神星作为太阳系内重要天体的作用，对未来太空探索和研究其他地方的生命支持环境具有潜在影响。

六年前，美国国家航空航天局（NASA）的"黎明号"任务向地球发送了最后一个信号，结束了对谷神星和灶神星这两个小行星带最大天体的探索。 从那时起，谷神星--一颗富含水和地质活动迹象的矮行星--一直是科学界对其起源和进化争论的主题。

现在，由安达卢西亚天文研究所（IAA-CSIC）的研究人员领导的一项研究利用黎明号任务数据和先进的分析技术，发现了11个新区域，表明其内部存在一个有机物质储藏库。 这些发现发表在行星科学杂志上，为了解这颗行星隐藏的化学成分提供了宝贵的信息。

黎明号"飞船的数据显示了埃尔努特陨石坑周围发现有机物质的区域（标注为"a"至"f"）。 有机物吸收带的强度用颜色表示，较暖的颜色表示浓度较高。 资料来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF/MPS/DLR/IDA

对谷神星上有机化合物的新认识

2017年，"黎明"号宇宙飞船在谷神星北半球的厄努特陨石坑附近探测到有机化合物，引发了有关其来源的疑问。 一种理论认为，这些化合物是近期富含有机物的彗星或小行星撞击后产生的。 然而，这项新研究探讨了另一种可能性：这些有机物质是在谷神星内部形成的，并保存在一个不受太阳辐射影响的储藏室中。

"这一发现的意义在于，如果这些都是内源物质，那么它将证实存在可以支持生物过程的内部能源，"IAA-CSIC 的研究员、该研究的第一作者胡安-路易斯-里佐斯解释说。

这张彩色合成图利用美国宇航局“黎明”号航天器上的取景相机拍摄的数据制作而成，展示了埃尔努特陨石坑周围的区域。明亮的红色部分看起来比谷神星的其他部分更红。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

谷神星直径超过 930 公里，是主小行星带中最大的天体。 这颗矮行星与行星有一些共同特征，但不符合行星分类的所有标准，被认为是内太阳系中仅次于地球的含水量最丰富的天体，是具有潜在天体生物学意义的海洋世界之一。

此外，由于其物理和化学特性，谷神星与一种富含碳化合物的陨石--碳质软玉有关。 这些陨石被认为是大约 46 亿年前形成太阳系的物质的残余。

"谷神星将在未来的太空探索中发挥关键作用。 它的水以冰的形式存在，也可能以液态的形式存在于地表之下，这使它成为一个令人感兴趣的资源勘探地点，"Rizos（IAA-CSIC）说。"在太空殖民的背景下，谷神星可以作为未来飞往火星或更远的任务的中转站或资源基地。"

BS1、2 和 3 是在这些可能的有机化合物含量最高的区域使用 FC2 相机滤光片拍摄的图像。 图片来源：Juan Luis Rizos

为了探索这些有机化合物的性质，这项研究采用了一种新颖的方法，能够以尽可能高的分辨率对谷神星表面进行详细检查，并分析有机物质的分布情况。

首先，研究小组采用了光谱混合物分析（SMA）方法--一种用于解释复杂光谱数据的技术--来描述厄努特陨石坑中化合物的特征。 利用这些结果，他们使用黎明号航天器的取景照相机2（FC2）拍摄的高空间分辨率图像系统地扫描了谷神星表面的其他部分。 该仪器可提供高分辨率的空间图像，但光谱分辨率较低。 通过这种方法，确定了 11 个新区域，其特征表明这些区域存在有机化合物。

这些区域大多靠近埃尔努特的赤道区域，与以前在陨石坑中发现的有机物质相比，它们在那里受到的太阳辐射更强。 长期暴露在太阳辐射和太阳风中可能是探测到的信号较弱的原因，因为这些因素会随着时间的推移降低有机物质的光谱特征。

这张来自美国宇航局黎明号宇宙飞船的图片显示了矮行星谷神星上的大陨石坑 Urvara（上）和 Yalode（下）。 这两个巨型陨石坑形成于不同时期。 乌尔瓦拉大约有 1.2-1.4 亿年的历史，而亚洛德则有近 10 亿年的历史。 资料来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

接下来，研究人员利用黎明号航天器的 VIR 成像光谱仪对候选区域进行了深入的光谱分析，该光谱仪具有很高的光谱分辨率，但空间分辨率低于 FC2 相机。 两台仪器的数据组合对于此次发现至关重要。

在候选区域中，乌尔瓦拉盆地和雅洛德盆地之间的一个区域脱颖而出，其有机物证据最为充分。 在这一区域，有机化合物分布在一个地质单元内，该地质单元是在形成这些盆地的撞击过程中物质喷出而形成的。

里佐斯（IAA-CSIC）解释说："这些撞击是谷神星经历过的最猛烈的撞击，因此，与其他盆地或陨石坑喷射出的物质相比，这些物质必须来自更深的区域。如果有机物的存在得到证实，那么它们的来源毫无疑问就是这些化合物的内源物质。"

同样参与这项工作的意大利合作者在《科学》杂志上发表的一项相关研究也支持这些发现。 研究小组通过实验室实验证明，有机化合物在太阳辐射下的降解速度比以前估计的要快。 鉴于检测到的数量和观察到的降解程度，该研究表明，谷神星表面下一定存在大量有机物质。

"在谷神星这样一个遥远且看似惰性的地方存在有机物储藏库的想法，提出了太阳系其他天体也可能存在类似情况的可能性。 毫无疑问，谷神星将在不久的将来被新的探测器重新审视，而我们的研究将是确定这些任务的观测策略的关键。"

编译自/ScitechDaily