新研究显示,Ceres的隐形陨石坑中的冰与倾斜历史有关核心技术

2018-05-16

这部动画展示了Ceres北半球的照明如何随着矮行星的轴向倾斜或倾斜而变化。阴影区域突出显示2度,12度和20度的倾斜。

em科学家们检查Ceres的轴向倾斜,发现在最大倾斜角处留在阴影中的陨石坑和可能是水冰的明亮沉积物之间的相关性。 / em

矮行星Ceres可能距离木星数亿英里,甚至离土星更远,但这些天然气巨头引力的巨大影响对Ceres的定位有着可观的影响。在一项新的研究中,来自美国宇航局黎明号任务的研究人员计算出,Ceres的轴向倾角 - 它在绕太阳前后旋转的角度 - 在大约24,500年的过程中变化很大。天文学家认为对于这种显着的偏差,这是一个惊人的短时间。

科学家在地球物理研究快报(Geophysical Research Letters)上报道,Ceres历史上的轴向倾斜或“倾斜”变化与Ceres表面冻结水的发现地点有关。考虑到Ceres的条件,冰将只能在非常寒冷的气温下生存 - 例如,在永远不会看到太阳的地方。

“我们发现在最大倾角处留在阴影中的陨石坑与可能是水冰的明亮沉积物之间存在相关性,”加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的博士后研究员Anton Ermakov说。 “数百万年来从未见过阳光的地区更有可能拥有这些矿藏。”

倾斜的循环

计算表明,在过去的300万年中,Ceres已经经历了从约2度到约20度的倾斜范围。

“我们不能直接观察到Ceres的定位随着时间的变化,所以我们使用了黎明号航天器的形状和重力测量结果来精确地重建结果是一个动态的历史,”美国宇航局戈达德空间的合着者Erwan Mazarico说。马里兰州Greenbelt的飞行中心。

研究人员说,矮行星最后一次达到14000年前的最大倾斜角度,大约是19度。为了比较,地球倾斜23.5度。这种明显的倾斜导致我们的星球经历季节:北半球面向太阳时会经历夏季,而当它指向太阳时会经历冬季。相比之下,Ceres当前的倾斜角度大约是4度,所以它在一年内不会有如此强烈的季节性影响(约为4.6地球年)。

如何倾斜与冰有关

当轴向倾斜很小时,Ceres上相对较大的区域永远不会受到阳光直射,特别是在两极。这些持续阴影的地区占地约800平方英里(2000平方公里)。但是当倾斜度增加时,极地地区更多的陨石坑会直接暴露在阳光下,而持续阴影区只占据0.4至4平方英里(1至10平方公里)。 Dawn科学家表示,Ceres表面上的这些区域即使在高倾角下也能保持阴影,可能足够冷以保持表面冰面。

这些长时间处于阴影区的火山口被称为“冷阱”,因为它们如此寒冷而黑暗,易挥发物质 - 易挥发物质 - 迁移到这些地区甚至超过十亿年都无法逃脱。黎明团队在自然天文学2016年的一项研究发现了其中10个陨石坑中的明亮材料,并且来自黎明的可见光和红外测绘光谱仪的数据表明其中一个含有冰。

这项新的研究集中在极地陨石坑,并模拟了随着Ceres的轴向倾斜变化阴影的进展。在北半球,只有两个持续阴影区域保持在最大20度倾斜的阴影中。这两个地区今天都有明亮的存款。在南半球,也有两个处于最高倾角的持续阴影区域,其中一个显然具有明亮的沉积物。

上下文中的阴影区域

Ceres是发现有永久阴影区域的太阳系中的第三个机构。另外两颗是水星和地球的月亮,科学家们相信他们从撞击身体中获得了冰。然而,由于太阳和地球的重力影响稳定,水星和月球的倾斜角度并没有太大的变化。塞雷斯冷阱中的冰的起源更加神秘 - 它可能来自塞雷斯本身,或者可能来自小行星和彗星的影响。无论如何,冷阱中冰的存在可能与脆弱的水体环境有关,这在2012-13年由欧洲航天局的赫歇尔空间天文台发现。离开表面的水分子会回落到Ceres上,一些降落在冷阱中积聚。

“随着我们继续重建矮行星的地质历史,包括它是否发出了水汽,”冰川能够长时间在Ceres上生存的想法是非常重要的,“Dawn使命的副首席调查员Carol Raymond说。研究合着者,基于JPL。

出版物:A. I. Ermakov等人,“Ceres的倾斜历史及其对永久阴影区域的影响”,地球物理研究快报,2017; DOI:10.1002 / 2016GL072250

来源:喷气推进实验室Elizabeth Landau