小行星矮行星谷神星起源于小行星带吗？

矮行星谷神星的起源

矮行星谷神星直径近1000公里，位于小行星带中。在电视剧《The Expanse》中，谷神星因成为所谓“贝尔特人”的主要基地而备受关注：该系列根据真实物理学，描述了人类为矿业开发而殖民小行星带。

然而，长期以来，矮行星谷神星是在小行星带内形成，还是从太阳系边缘向内迁移的问题一直不太清楚。但是，戈廷根的马克斯·普朗克太阳系研究所的研究团队在美国宇航局“黎曼”探测器的数据中发现了科苏斯撞击坑中富含铵盐沉积物，这些发现揭示了谷神星的很多起源信息。

矮行星谷神星是小行星带中不寻常的“居民”。其直径约960公里，不仅是火星和木星轨道之间最大的天体；与其相对简单的“同伴”不同，它还具有极端复杂和多样化的地质特征。多年前，美国宇航局的“黎曼”探测器在谷神星表面发现了广泛分布的铵盐沉积物。

一些研究人员认为，冻结的铵在矮行星的形成中发挥了作用。然而，铵只稳定存在于外太阳系，这表明其起源可能远离小行星带。然而，对科苏斯撞击坑的新发现却与此观点相悖。

谷神星最近似乎是独特的冰火山活动的场所，而且很可能仍然如此。美国宇航局的“黎曼”探测器在2015年至2018年近距离研究谷神星时获得了相关数据。这些数据指示了谷神星亿万年来不断变化和演化的丰富历史。

几个撞击坑中可以找到浅色的白色盐沉积物。科苏斯撞击坑中的沉积物可能表明铵盐富集的物质由于谷神星的火山活动从深处达到表面。更确切地说，研究人员认为这些沉积物是一种咸水的残留物，经过数十亿年从地幔和地壳之间的液态层渗透到地表。

现在，团队对科苏斯撞击坑的图像和测量数据进行了比以往任何时候都更详细地分析，结果显示出一种呈黄色的物质。因此，铵的存在并不一定意味着谷神星的起源在外太阳系——它也可能在其今天所绕行的小行星带中形成。

研究人员推测，谷神星最初的构建块已经含有铵的组分。由于铵不能与谷神星地幔中的典型矿物结合，它逐渐在全球范围内的厚厚的咸水层中积累，这一层位于矮行星的地幔和地壳之间。

冰火山活动导致铵盐富集的咸水反复上升，数十亿年后，其中的铵逐渐渗入谷神星地壳的大规模亲石矿物中。例如，在地球上，片状的结晶结构矿物（例如粘土土壤）中也广泛存在这种矿物。

“谷神星地壳中的矿物可能像海绵一样通过数百亿年吸收了铵”，解释了当前研究的第一作者、MPS科学家Andreas Nathues博士，他也是“黎曼”探测器摄像头团队的前首席研究员。

很多迹象表明，地壳深层的铵浓度比表面附近的浓度高。在谷神星表面能够找到明显的黄色亮斑的少数地方也位于深陷的撞击坑内。

正如当前研究详细展示的那样，280万年前造成东部撞击坑的撞击很可能暴露了科苏斯撞击坑中深处尤其富含铵的层的物质。东部边缘的黄色亮斑是由于撞击造成的抛出的物质。

“以地质标准来看，4.5亿年的科苏斯撞击坑并不算特别古老，但它是谷神星上存活时间最久的结构之一。由于其深度挖掘，它为我们提供了一个窗口，揭示了数十亿年来在谷神星内部发生的过程，因此它是一种对这颗矮行星过去的窗口”，MPS研究人员Ranjan Sarkar博士解释道。