穀神星上可能曾有冰火山

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原文：https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/dawn-probes-cryovolcanism-on-ceres/

翻譯：陳艷玲

校對：汪榮鑫、陸寅楓

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Ahuna Mons是穀神星上一個塔狀的土堆，可能是由於在地下及其寒冷的水以及其他化合物的混合物在地表噴涌而出形成的，這是根據黎明號小行星探測器得到的彩色圖像模擬出來的視角圖，土堆的海拔可能被提升了一點。

NASA / JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA / PSI

NASA的黎明號小行星探測器任務揭開了太陽系最大的小行星——穀神星的神秘面紗。在9月17日的自然雜誌刊登論文說明這顆矮行星上地表可能是由於它先前的冰火山活動造成的。

冰火山會噴發泥漿一樣的水與不可結冰的混合物——主要包括液態的氨和甲烷——因為這兩種物質的凝點比水低得多。這種泥漿的流動可以與地球上火山噴發的岩漿流動類比。

由於穀神星堅硬的地表深處被認為暗藏著鹽水和固體的混合物，地質學家希望能在穀神星的地表發現冰火山存在過的可能痕迹。這個新發現的大而孤立的土堆Ahuna Mons是一個很好的例子。然而這裡有一個大問題，就是為什麼我們沒能在穀神星的表面發現更多這樣的冰土堆。

問題的答案隱藏在物質微小的流變學差異中。流變學是研究物質（在穀神星上，也就是冰）在重力的作用下將會如何流動的科學。研究結合了流動模型和地形分析，拼湊出穀神星上曾經存在冰火山的歷史。

穹頂山、大山和小土堆

亞利桑那大學的Michael Sori小組仔細分析了穀神星上22座穹頂狀山的形狀，它們的縱橫比以及它們的海拔分布。為研究方便，將tholi（國際天文學聯合會為更小的，可噴發的穹頂山起的綽號）和montes（更大的山）並稱為「domes」（穹頂山）。

Ahuna Mons（左圖）比無名的穹頂山（中圖）高。Yamor Mons （右圖）已經有20億歲了，但它的高度仍未降低太多，原因是因為它離永遠寒冷的北極很近，因為寒冷，冰因重力跌落的速度會更慢。

Michael Mori et al / Nature Astronomy

小組將Ahuna Mons作為它們的參考基準，它比周圍的地平高出4km，並且由於周圍缺少隕石坑，可以判斷它的年齡在2.4億年及以下。Ahuna Mons的縱橫比只有0.2，也就是說它的山基僅是它高度的五倍。

圖中表明，小組發現，越年老的山或是離赤道越近的山，它們的縱橫比就越低。

Michael Mori et al / Nature Astronomy

團隊假設這21座穹頂山起先都是由冰火山爆發形成的堆積物，就像Ahuna Mons一樣，隨著時間增長，它們通過可預期的速度漸漸演變成了更矮更寬的土堆，由此，它們估計了這21座穹頂山的年齡。估計得到的年齡範圍從幾億年到20億年不等。

研究同時發現，穹頂山所處的緯度越高，它們的縱橫比也越高。比如，在赤道附近的穹頂山縱橫比只有0.06，而處於北緯85.5度的大穹頂山Yamor Mons幾乎和Ahuna Mons的0.2的縱橫比相同。

數量和爆發頻率

團隊利用估計出的穹頂山年齡以及它們在穀神星上的分布來推理穀神星上發生冰火山活動爆發的頻率。推理得出冰火山的爆發平均50000年發生一次，爆發時將噴發10000立方米的泥漿，等效於一個大電影院的體積或者四個奧林匹克游泳池的體積，但是這和地球比起來不足一提。地球每年會噴發10億立方米的熔岩。

「我們很高興發現這個冰火山噴發的頻率，並將它與岩質行星上火山的噴發頻率進行比較。這是在以往的觀測天文學中做不到的。」

是什麼為穀神星的冰火山提供了能源呢？這麼小的一個天體內部不應該早就已經完全冷卻了嗎？最有可能的內部能源岩層中是一些同位素的放射性衰變，就像在其他星球上一樣。一個更加富有爭議的假說是穀神星表面的撞擊導致它的冰火山間歇性爆發。

在最初到達穀神星的時候，黎明號首先探測到了穀神星上的「光斑」，也就是大量新結成的冰。它們分布在Ahuna Mons 的側面和隕石坑Occcator的底部，是研究者發現穀神星上的冰火山仍在活動的直接證據。

根據黎明號的數據繪製的穀神星的內部想像圖。最外層的殼是大部分由冰、鹽以及含水的礦物質組成。地質化學家相信在地殼下有一層厚100km的硬殼，是組成泥漿噴發物的一部分。

NASA /JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA

穀神星上的冰火山也可以幫助我們解開太陽系岩石地表重組的一些謎團。除了穀神星，我們也發現了土衛恩克拉多斯、矮行星冥王星、和木衛歐羅巴上的間歇性冰噴泉以及浮冰。Sori說：「穀神星上的冰火山可能一直非常活躍，所以我們沒有必要為這個最新發現的Ahuna Mons專門提出一種地熱/火山的演化史以解釋它是最近生成的，而在它之前完全沒有冰火山形成。冰火山對於穀神星上地形形成確實影響很大，但不如地球和火星上的岩質火山的影響大。」

不幸的是，由於燃料將在九月末或十月中旬被耗盡，黎明號任務就快結束了。在那之後，它會永遠圍繞穀神星轉動。2007年9月27號，黎明號由德爾塔二號火箭搭載發射，它於2009年飛掠火星，於2011到2012年造訪灶神星，並於2015年開始觀測穀神星。

『天文濕刻』 牧夫出品

微信號：astronomycn

火星土壤的第一張X射線視圖

圖片來源：NASA/JPL

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