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NASA 黎明号团队唯一会讲中文的人说,谷神星上有一片地,亮了

本帖由 漂亮的石头2015-08-21 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    NASA 黎明号团队唯一会讲中文的人说,谷神星上有一片地,亮了

    图片:Bruce Irving / CC BY[​IMG]

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    [​IMG] 看星星的猩猩

    专门给我准备的问题吧?Dawn 的科学团队里好像除了我没有会说中文逛知乎的了。先说个故事吧。

    [​IMG]

    这是使用哈勃望远镜的数据合成的谷神星的表面亮度图,是我博士论文的一部分,发表在 2006 年的一篇文章里。红色表示相对比较亮的区域,蓝色表示相对比较暗的区域。不要问我这些亮暗的区域表示什么是什么原因,因为我可以很负责任的告诉你到目前为止还没人知道。

    今年一月中旬 Dawn 开始接近谷神星的时候,我一直在对比哈勃的图和 Dawn 的图像是否一致。十年前的结果现在被检验,不能怠慢。二月份的时候,注意到这个超亮的亮点,非常迷惑,怎么 HST 图像里没有注意到它?立刻把从前的哈勃数据和亮度图翻出来对照,发现确实没有这么亮的点。(顺便说一下,这个亮点并非一楼答主哈勃图像里的那个亮点,而是在谷神星上不同的位置,下文会说。)莫非是一不小心发现了谷神星上的火山喷发?这可是一个 Science/Nature 级别的发现,做科研的人都明白。

    然而并非如此。更细致的分析发现,之所以哈勃图像里这个亮点没有出现,完全是因为图像分辨率太低的原因。这个亮点的大小只有 4 公里,在哈勃图像的近百公里的分辨率下,非常不起眼。它在哈勃的图像里只是一个比背景稍微亮一点的小亮斑,图中标 5 的位置,而哈勃看到的最亮的亮点是标 1 的位置,另外一个比较大的相对较亮的区域是标 2 的区域。

    所以任何天体或任何天体上的某个区域要想显得亮,必须既要够亮又要够大,还要够近。

    随着 Dawn 慢慢靠近谷神星,图像分辨率越来越高,这个亮点也显得越来越亮。下面这幅图是使用 1.4km 分辨率的数据合成的谷神星表面亮度图。可以看到谷神星表面的亮暗分布和从前的哈勃亮度图吻合的很好,所以我的学位还不至于被吊销。

    [​IMG]

    下面的图是目前质量最好的亮点的照片,像素大小仍然是 1.4 km。可以看到这个亮点有很复杂的结构,有很多较小的点组成。

    [​IMG]

    那么这个亮点是什么原因造成的?让人失望的答案:不清楚,只有几个比较靠谱的猜测。至于不靠谱的或者开脑洞的答案大家可以去网上搜,还可以参加投票支持你喜欢的观点:http://www.jpl.nasa.gov/dawn/world_ceres/# NASA 的网站,可能需要翻墙。

    亮点其实并非像它在图像里给人感觉的这么亮。之所以觉得很亮,是因为谷神星表面是在太黑了,而亮点比周围背景要亮 4-5 倍。如果用反照率表示谷神星和亮点的亮度,那么谷神星是 0.09,亮点是 0.4-0.5。相比之下,月球的月海反照率是 0.1,高地是 0.2,可以在最亮的时候勉强用肉眼看到的小行星灶神星的反照率是 0.4。而太阳系中最亮的、表面主要由新鲜的微小冰晶组成的土卫二 Enceladus 的反照率是 1.3,这才是亮瞎了的感觉。

    不排除这个亮点是水冰的可能性,但是可能性很小。因为在谷神星上这个亮点位置的温度应该在 230-250 开尔文(-40 到-20 摄氏度)左右。水冰在这个温度下的真空环境里会迅速挥发,不会稳定存在。所以如果这个亮点是水冰,那么必然意味着在这个亮点之下有水(冰)源持续提供新的冰层。这其中的意义重大,不展开了。

    另外一个可能性是盐矿。地球上的例子是盐湖周围的亮晶晶的大面积的盐粒覆盖的区域。通过在多个波段的照片得到的颜色分析,这个亮点的颜色接近某些盐矿的颜色。如果最后证实是盐,那么将意味着溶解有盐质的液态水曾经到达过谷神星表面。这其中的意义也很重大,同样不展开了。

    其他的可能性,如冰火山的喷发,水蒸气这样的动态事件等等应该很小,因为没有观察到这个亮点的任何变化。而其他的比较亮的矿物的可能性也不能排除。

    对于这个亮点的成分的终极结果会需要 Dawn 上搭载的成像光谱仪以及伽马射线和中子谱仪的数据。这些数据目前还在采集和分析中。同时,Dawn 前几天刚刚到达 980 公里高度的轨道上,开始采集分辨率为 100 米左右的图像以及 250 米左右的光谱数据。今年年底会到达 500 公里高度轨道,开始采集伽马射线和中子谱数据,图像和光谱分辨率也会再提高一倍。从这些数据里会得到很多关于谷神星表面地质演化的结果。综合所有的数据,将会给出关于这个亮点的最终答案。

    最后提一下,因为这个亮点对应于谷神星哈勃亮度图里的 5 号区域,我们一开始就叫这个亮点“5 号区域”或者“5 号亮点”,是不是很神秘的样子?现在呢,那个陨石坑被正式命名为 Occator,所以亮点就被叫成了 Occator 亮点,呃,俗了。

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    一般般啦,随便逛逛 ˊ_>ˋ
     
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