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谷神星地质

谷神星地质是针对矮行星谷神星的表面、外壳与内部构造的研究。

曙光号拍摄的欧卡托撞击坑接近真彩影像，摄于2015年5月4日[1]。

表面与外壳组成

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谷神星的光谱遥测资料显示它与C-型小行星类似[2]，但它的光谱却有其他C型小行星不会出现的碳酸盐与黏土特征，因此有时候会被列为G-型小行星。谷神星的表面与土星的卫星土卫五、土卫三、天王星的卫星天卫二、天卫四相似。

谷神星表面反照率0.09，因此和土星等外行星的卫星相较之下，谷神星表面亮度甚低。这可能是因为谷神星表面温度相较之下较高，太阳直射时的最高温度大约是1991年5月5日量测的235 K（约−38 °C）[3]。真空状态下，水冰无法在此温度稳定存在。谷神星表面水冰升华后留下的物质也许能解释其表面相较于外行星卫星亮度甚低。

内部构造

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较早期的谷神星内部构造推测图。

谷神星的扁率是固定的值，并且内部构造是分异的。它的核心推测是由岩石组成，并且被水冰组成的地幔覆盖[4]。地幔厚度约100公里，质量占谷神星的23%-28%，体积则占约50% [5]，相当于最多2亿立方公里液态水，多于地球上淡水量 [6]。这一结果得到2002年凯克望远镜的观测与行星演化模型支持[7][8]。此外，谷神星表面地形特征与地质史（例如谷神星与太阳距离让太阳的辐射强度不足以蒸发低熔点物质，得以在谷神星形成过程中保留下来）也显示有挥发成分存在于谷神星内部[8]。有说法认为在谷神星内部的水冰层以下存在残余液态水（或泥泞海洋）层[7][9]。曙光号对谷神星的量测确认谷神星内部有分层结构，并且其外表是流体静力平衡下的状态[10]，因此谷神星是太阳系内已确认流体静力平衡天体中最小的。而土星卫星土卫五的半径稍低于600公里，则是已知第二小的此类天体[11]。

 
最新的谷神星内部构造推测图。

自转

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谷神星的转轴倾角约4°[12]，曙光号目前仍有小部分的谷神星两极地区未观测到。谷神星由西向东以9小时4分自转周期自转。

撞击坑

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谷神星上随处可见各种不同尺寸、形状与风化程度的撞击坑。大量谷神星上的撞击坑中央都有突起构造，其中大部分是中央峰。中央峰保留了撞击坑在猛烈撞击下形成时的资讯。借由研究撞击坑是否有中央峰以及撞击坑尺寸的关系，科学家可推测谷神星外壳状态，例如物质的刚性。有些没有中央峰的撞击坑在中心存在大范围的凹陷区，这可能是撞击时气体逃逸的结果[13]。

谷神星表面有大量凹陷极浅的陨石坑，代表它们形成于相对较柔软的表面，例如水冰，科尔万撞击坑（英语：Kerwan (crater)）凹陷极浅，但直径达到283.88公里，让人联想到土卫三和土卫八上平坦的大型陨石坑。相对于其直径而言，科尔万撞击坑非常浅，并可能因为另一个直径15公里的撞击坑形成，而使其原有的中央峰遭摧毁。并且该科尔万撞击坑可能相对谷神星表面其他特征古老，因为该区域其他地表特征都覆盖于上方。

光斑

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曙光号于2015年开始探测谷神星时，在谷神星表面发现了数个明亮光点 [14]。其中最明亮的一个是位于欧卡托撞击坑中心的“亮点5”（Bright spot 5）。目前已在谷神星上发现了130个明亮区域，一般认为这些区域有盐类或富含氨的黏土存在[15]。

2015年12月9日，科学家报告谷神星上的光斑可能和盐类相关，特别可能是以包含水合硫酸镁（MgSO4•6H2O）的盐卤形式的盐类，同时也发现了与富含氨的黏土的关联[16]。

峡谷

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本影像中有数个明显可见的长峡谷。影像底部延伸出的大型撞击坑位置位于本条目第一幅谷神星盘面影像中央。第一幅影像的明显亮点在本影像中则位于谷神星左上边缘。

曙光号在谷神星表面发现了许多长直或略微弯曲的峡谷。地质学家仍未确认这些峡谷的形成机制，但可能是由数个不同的机制形成。部分峡谷可能是因为谷神星内部热能和其他谷神星形成过程中累积的能量逐渐辐射散入太空，使谷神星外壳收缩；当巨大的谷神星外壳缓慢冷却时产生的应力将使谷神星由岩石和冰组成的表面破裂而形成峡谷。其他可能则是一些外部破坏作用造成，例如撞击事件也会使表面破裂[13]。

山

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谷神星真彩色影像。

谷神星表面最有名的山峰是阿胡拉山 [17]。它是在曙光号于2015年环绕谷神星时拍摄的影像中发现的。阿胡拉山是谷神星上第一个为人所知的山峰，高度约6公里，基部宽约15公里。

阿胡拉山的性质至今不明，它并不是由撞击事件形成，并且在谷神星上似乎没有其他与它同类型的山峰，科技网站CNET称阿胡拉山相当特殊[18]。阿胡拉山上有许多从峰顶延伸到山脚的明亮条纹，被认为是盐类，并且与谷神星上的亮点类似，可能是冰火山喷发的谷神星内部物质[19] 或巨大盐丘。阿胡拉山的低撞击坑密度表明其冰火山活动的年龄不会超过2亿年。

谷神星表面另外两个已知的山峰还有Liberalia 山（意大利语：Liberalia Mons）与伊索洛山（意大利语：Ysolo Mons）。两座山基部的宽度分别是90和17公里。伊索洛山的位置接近谷神星的北极点[20]。

谷神星地图

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    以2015年3月以前拍摄影像制作的谷神星表面可见光与近红外线色彩增强地图。
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    标有地名的谷神星表面地图。
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    标有地名，并以颜色代表不同高程的谷神星地形图。
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    谷神星表面亮点分布图。
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    摩尔魏德投影（英语：Mollweide projection）法制作的谷神星全图，Kait撞击坑为谷神星经度0° 的参考点。
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    以可见光和红外线制作的谷神星表面物质分布全图。
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    谷神星彩色全图，因制作时谷神星表面彩色图不完全覆盖表面，高纬度区域呈现绿色或黄色。

参见

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参考资料

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  1. ^ Dawn data from Ceres publicly released: Finally, color global portraits!. www.planetary.org. [2016-02-04]. （原始内容存档于2015-11-09）. 
  2. ^ The surface composition of Ceres: Discovery of carbonates and iron-rich clays (PDF). [2016-08-31]. （原始内容 (PDF)存档于2007-11-28）. 
  3. ^ Saint-Pe, O.; Combes, M.; Rigaut, F. Ceres surface properties by high-resolution imaging from earth. Icarus. 1993-10-01, 105: 271 [2016-08-31]. ISSN 0019-1035. doi:10.1006/icar.1993.1125. （原始内容存档于2017-05-16）. 
  4. ^ Thomas, P. C.; Parker, J. Wm.; McFadden, L. A.; et al. Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape. Nature. 2005, 437 (7056): 224–226. Bibcode:2005Natur.437..224T. PMID 16148926. doi:10.1038/nature03938. 
  5. ^ 72%–77%质量是无水岩石，参见William B. McKinnon (2008) "On The Possibility Of Large KBOs Being Injected Into The Outer Asteroid Belt". American Astronomical Society, DPS meeting No. 40, #38.03 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  6. ^ Carey, Bjorn. Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth. SPACE.com. 7 September 2005 [16 August 2006]. （原始内容存档于2011年10月5日）. 
  7. ^ 7.0 7.1 McCord, T. B.; Sotin, C. Ceres: Evolution and current state. Journal of Geophysical Research: Planets. 21 May 2005, 110 (E5): E05009 [7 March 2015]. Bibcode:2005JGRE..110.5009M. doi:10.1029/2004JE002244. （原始内容存档于2018-02-08）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Carry, Benoit; et al. Near-Infrared Mapping and Physical Properties of the Dwarf-Planet Ceres (PDF). Astronomy & Astrophysics. 2007, 478 (1): 235–244. Bibcode:2008A&A...478..235C. arXiv:0711.1152  . doi:10.1051/0004-6361:20078166. （原始内容 (PDF)存档于2008年5月30日）. 
  9. ^ O'Brien, D. P.; Travis, B. J.; Feldman, W. C.; Sykes, M. V.; Schenk, P. M.; Marchi, S.; Russell, C. T.; Raymond, C. A. The Potential for Volcanism on Ceres due to Crustal Thickening and Pressurization of a Subsurface Ocean (PDF). 46th Lunar and Planetary Science Conference: 2831. March 2015 [1 March 2015]. （原始内容 (PDF)存档于2016-11-05）. 
  10. ^ DPS 2015: First reconnaissance of Ceres by Dawn. [2016-08-31]. （原始内容存档于2016-08-22）. 
  11. ^ Thomas, P. C. Sizes, shapes, and derived properties of the saturnian satellites after the Cassini nominal mission (PDF). Icarus. 4 February 2010, 208 (1): 395-401 [26 August 2016]. Bibcode:2010Icar..208..395T. doi:10.1016/j.icarus.2010.01.025. （原始内容 (PDF)存档于2011-09-27）. 
  12. ^ Asteroid Ceres P_constants (PcK) SPICE kernel file. [2016-08-31]. （原始内容存档于2015-11-15）. 
  13. ^ 13.0 13.1 Dawn Journal: Ceres' Intriguing Geology. www.planetary.org. [2016-03-10]. （原始内容存档于2016-03-10）. 
  14. ^ Mysterious Bright Spots Shine on Dwarf Planet Ceres (Photos). Space.com. [2016-02-05]. （原始内容存档于2016-02-05）. 
  15. ^ Dawn And Ceres: A Dwarf Planet Revealed [Infographic]. Forbes. [2016-03-27]. （原始内容存档于2016-03-27）. 
  16. ^ New Clues to Ceres' Bright Spots and Origins. NASA/JPL. [2016-03-13]. （原始内容存档于2016-02-03）. 
  17. ^ Planetary Names: Mons, montes: Ahuna Mons on Ceres. planetarynames.wr.usgs.gov. [2016-03-09]. （原始内容存档于2016-12-28）. 
  18. ^ NASA spies 3-mile-tall 'pyramid,' more bright spots on Ceres. CNET. [2016-03-14]. （原始内容存档于2016-03-03）. 
  19. ^ Deep freeze puts the squeeze on dwarf planet Ceres. ASU Now: Access, Excellence, Impact. [2016-03-09]. （原始内容存档于2016-03-04）. 
  20. ^ Dawn Team Shares New Maps and Insights about Ceres. NASA/JPL. [2016-03-14]. （原始内容存档于2016-01-31）. 
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