谷神星:从肮脏的海洋星球到矮行星的转变与探索

   日期:2024-11-29     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:206    评论:0    
核心提示:1、谷神星曾经是个肮脏的海洋星球那是一颗直径15公里的小行星,虽然构成尚不清楚,但推测其可能来自于柯伊伯带,后来在穿越行星引力地盘时被土星的引力所捕获。3、比灭绝恐龙的陨石大200倍的陨石撞击比如我们知道,当年恐龙灭绝的主要原因就是一颗小行星撞击了今天墨西哥的尤卡坦半岛。

1. 谷神星曾经是一颗肮脏的海洋行星

谷神星是小行星带中最大的天体,不再被视为小行星,而是像冥王星一样被归类为矮行星。它之所以能从小行星升级为矮行星,最主要的原因就是它太大了,直径接近1000公里,质量几乎占整个小行星带的1/3。

作为距离我们最近的矮行星,它一直受到天文学家的兴趣。为此,2007年,美国宇航局还发射了“黎明”号探测器。该探测器也被称为“黎明”,其主要目的是对小行星带中最大的两个天体谷神星和灶神星进行近距离探测。几年后,NASA终于收到了黎明号返回的数据。但令人惊讶的是,这些数据虽然显示了谷神星的详细外观,但也给我们带来了一个谜团。

通过重力计算的密度和表面光谱检测都表明谷神星的外壳含有大量的水冰。但另一方面,谷神星的表面布满了大量的陨石坑,而且非常完整。不过,根据我们对冰壳的认识,如果谷神星表面富含水冰,那么经过很长一段地质时间,陨石坑应该会因为冰的粘性而逐渐松弛、消失,就像冰壳一样。一些气态行星的卫星。表面更光滑。所以从这个角度来看,谷神星的表面似乎更符合岩石结构。于是就出现了一个矛盾:有的数据说它表面有很多水,有的数据说它的表面水很少。那么,谷神星的表面是什么样的呢?

2024年9月,研究人员在《自然天文学》发表的一篇文章中提出了解决谷神星地壳是否含有水问题的新想法。与通常认为的那些性质不同,冰还有一个特殊的性质:当它含有某些杂质时,它的流变性会发生变化。研究人员使用计算机模拟来模拟当谷神星的地壳由含有杂质的冰构成时,谷神星上的陨石坑会如何变化。

研究人员模拟了三种不同的地壳结构:冰和杂质均匀分布的“均匀地壳”、上下分层不同密度的“分层地壳”以及密度逐渐变化的“梯度地壳”。地壳”。结果太棒了!无论地壳的结构如何,只要在原来的水冰中添加一点杂质(≥6%),大多数情况下陨石坑都可以完好地保存下来。

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尤其是第三种类型“梯度地壳”,表现尤其出色。靠近地表的冰含量可达90%,然后向下逐渐减少,最终在117公里深度降至0。这种结构最大限度地提高了陨石坑的完整性,同时匹配各种观测数据。

事实证明,谷神星的表面既不是水冰也不是岩石。亿万年前,这里可能是一片像木卫二一样广阔的海洋,但这片海洋并不清澈,更像是一片泥泞肮脏的沼泽。经过亿万年,谷神星的海洋逐渐结冰,海洋中的杂质被困在里面,于是谷神星就变成了今天这个充满杂质的冰雪世界。

如果谷神星确实是一个冰冻的海洋世界,那对天文学家来说将是个好消息。因为类似的被冰雪覆盖的大型天体(比如木卫二、土卫二这样的卫星)一般都位于太阳系外层。相比之下,位于小行星带的谷神星距离地球并不远,这使其成为未来任务的绝佳目标。

2. 土星第一颗特洛伊小行星的发现

很多人认为,太阳系八颗行星的轨道应该是干净的,没有其他天体。毕竟,行星定义的一部分是它已经清除了其轨道周围的区域。否则,冥王星就不会因为其轨道穿过柯伊伯带而被踢出主行星的行列。那么行星轨道上一定不存在其他天体吧?

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事实上,情况并非如此。这八颗行星中的大多数在其轨道上都有不同数量的小行星。从宏观上看,这些小行星与行星处于同一轨道,并不是那种很快就会消失的临时物体。这些小行星往往会长期稳定存在,被称为“特洛伊小行星( )”。

一般来说,大行星依靠自身的引力来清除其轨道上的任何小天体,除非有一种情况,这些小天体处于非常特殊的位置,例如拉格朗日点。拉格朗日点是三体问题中的引力平衡点,特洛伊小行星位于相对稳定的L4和L5点。

因此,“清晰”一词在行星的定义中被更详细地定义了:除了完全吸收或弹开这些轨道附近的小天体之外,大行星还可以将它们变成自己的卫星或使它们只是绕轨道运行拉格朗日点附近。

例如,地球有两颗特洛伊小行星(2010 TK7 和 2020 XL5)。数量最多的是木星,迄今为止已发现一万多个。这是否意味着行星越大,特洛伊小行星就越多?并不真地!天王星只有两颗,就连距离柯伊伯带最近的海王星也只有几十颗,紧邻木星的土星更是不到一颗。

然而,2024年4月,天文学家观测了一颗2019年发现的小行星(2019 UO14),发现这颗小行星似乎符合土星特洛伊小行星的条件。

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这是一颗直径15公里的小行星。虽然其成分尚不清楚,但推测它可能来自柯伊伯带,后来在穿过土星引力场时被土星引力捕获。

目前来看,这颗小行星应该是土星的临时特洛伊小行星。由于它的轨道不太稳定,受到土星的影响,与木星之间也存在一定的引力。根据轨道计算,该物体在2000年前成为土星的特洛伊小行星,此后它将持续约3000年。换句话说,土星将失去1000年来唯一的特洛伊小行星。

它也是一颗气态巨行星。为什么它会干旱、涝死呢?

天文学家认为,这可能与土星和木星之间存在某种特殊的轨道共振有关。这种共振会在土星周围区域产生引力扰动,从而使土星周围的稳定区域比木星小得多,因此不利于特洛伊小行星的存在。当然,除此之外可能还有其他因素,比如早期的轨道迁移、天体之间的碰撞等。

3. 比恐龙灭绝事件还要大200倍的陨石撞击

在太阳系形成之初,天体之间的碰撞时有发生。例如,通过对月球陨石坑进行放射性测年,发现大约40亿年前,水、金、土、火行星都经历过一段猛烈的小行星撞击时期,史称“重后期”。

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如果星球上没有生命的话还好,但这种撞击只会改变表面的面貌。但如果生命已经出现,那么剧烈的撞击肯定会对生命的进化产生影响,至少会影响进化的方向,最坏的情况会终止生命进程。

例如,我们知道恐龙灭绝的主要原因是一颗小行星撞击了今天墨西哥的尤卡坦半岛。据推测,当时这颗小行星的直径至少有10公里以上,撞击后释放的能量相当于200万枚“沙皇氢弹”。那次影响对整个地球环境产生了巨大的影响,最直接的就是地震、海啸、火山爆发等一系列自然灾害。同时,由于大量灰尘被抛入大气中,遮挡了阳光,这导致全球气温急剧下降,植物无法进行光合作用,整个食物链从底层开始崩溃。最终,包括恐龙在内的大多数动物都灭绝了。如果没有这块陨石,人类可能就不存在,今天的地球可能仍然由恐龙统治。

所以对于生命的进化来说,陨石撞击并不一定都是坏事。它更像是一个颠覆者,给原本传统的世界带来更多的可能性。在生命的早期尤其如此。

例如,2024年10月发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章中,南非研究人员分析了一块大约32.6亿年前的沉积岩,发现当时的地球经历了多次大型陨石撞击事件,其中最其中的暴力事件被称为“S2事件”。今天地球上生命的多样性可能就是源于这种影响。

当时的地球还处于太古代,现存的生命大多是古细菌这样的原核生物,由于缺乏营养,数量稀少。突然有一天,一颗巨大的陨石从天而降。这块陨石极其巨大,可能是造成恐龙灭绝的陨石大小的200倍,大约相当于四座珠穆朗玛峰的大小。

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撞击之后,地球首先经历的就是一场史无前例的巨大海啸。海洋天翻地覆,富含铁矿物质的深层海水被卷走。与此同时,撞击发生的地方,那里的地层恰好富含菱铁矿,导致当时海水中的铁含量突然增加。紧接着,撞击产生的高温不仅蒸发了部分地表水,还将陨石携带的大量磷释放到海洋中。

以前的海水缺乏营养,微生物数量也很少。现在,随着铁和磷含量的增加,以它们为食的微生物终于大饱口福并繁殖。对于代谢铁的微生物来说,其代谢途径更加多样化。它们不仅可以利用铁的不同氧化态来获取能量,还可以与其他元素协调代谢。此外,它们在适应环境和生态位方面也具有更多优势,这为生命形式开辟了更多可能性。

因此,对于一些生命来说,这些陨石就像死神一样,它们的出现就意味着命运的结束;但对于一些生命来说,这些陨石更像是“营养炸弹”。只要能活下去,以后就有享受。无尽的“荣耀和财富”。无论如何,地球上此时即将开始一场生物多样性的壮丽进化。

[1] , IF, Sori, MM & , JEC An 和谷神星上富含冰的地壳的海洋。纳特(2024)。

[3] Nadja,H. Knoll 等人。一个巨人的生命。的 的 . 121(44)。 (2024)

-结尾-

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