穀神星隱藏秘密：揭開小行星帶中的冰火山巨擘

康蘇斯隕石坑（Consus Crater）中的亮黃色沉積物，為穀神星的冰火山歷史提供了新證據，也重新點燃了關於這顆矮行星究竟是在小行星帶形成，還是從太陽系外遷移而來的爭論。

根據哥廷根馬克斯普朗克太陽系研究所（MPS）的研究團隊發表在《地球物理研究期刊：行星》上的一項研究，矮行星穀神星可能是在小行星帶形成，而非從太陽系外遷移而來。在康蘇斯隕石坑中發現的富含銨的明亮沉積物，支援了這一可能性。

該團隊分析了美國國家航空暨太空總署（NASA）曙光號太空探測器（Dawn space probe）收集的資料。此前，曙光號已在穀神星表面探測到廣泛的銨沉積物。一些科學家認為，只有在太陽系外才能穩定存在的凍結銨，在穀神星的形成過程中發揮了作用，這意味著這顆矮行星起源於遠離其目前位置之處。然而，這項新研究提出了另一種解釋：康蘇斯隕石坑中富含銨的物質，就像穀神星上的其他明亮沉積物一樣，可能是透過該行星獨特的冰火山活動被帶到地表的。

穀神星：一個神秘的冰火山世界

矮行星穀神星在小行星帶中顯得格外突出。它的直徑約960公里，是火星和木星之間最大的天體。與大多數相對簡單的鄰近小行星不同，穀神星擁有極其複雜和多樣的地質結構，這暗示著它擁有長達數十億年的活躍歷史。

美國國家航空暨太空總署的曙光號太空探測器在2015年至2018年期間對穀神星進行了探索，發現了正在進行的冰火山活動的有力證據。幾個撞擊隕石坑中含有明亮的白色鹽沉積物，這些沉積物被認為是數十億年來從地幔和地殼之間的地下層上升的鹽水液體的殘留物。最近對康蘇斯隕石坑的分析揭示了類似的明亮沉積物，其中一些呈現出更偏黃的色調，為該行星的地質演化提供了新的見解。

康蘇斯隕石坑位於穀神星的南半球。它的直徑約64公里，並不是這顆矮行星上特別大的撞擊隕石坑。由馬克斯普朗克太陽系研究所主導研製的曙光號科學攝影系統拍攝的影象顯示，一個周邊的隕石坑壁高出坑底約4.5公里，並且部分已向內侵蝕。它包圍著一個較小的隕石坑，該小隕石坑面積約15公里乘11公里，佔據了康蘇斯隕石坑底部東半部的主導地位。黃色的明亮物質僅在較小隕石坑的邊緣以及其東側的一個區域中以孤立的斑點形式存在。

對攝影系統和VIR光譜儀資料的新分析表明，康蘇斯隕石坑中的黃色明亮物質富含銨。這種與氨相比多一個氫離子的化合物，以富含銨的礦物形式幾乎普遍存在於穀神星表面。過去，科學家們認為這些礦物只能透過與太陽系外寒冷區域的銨冰接觸形成，因為在那裡凍結的銨可以長期穩定存在。在靠近太陽的地方，它會迅速蒸發。因此，他們推斷穀神星必定是在太陽系邊緣形成，後來才遷移到小行星帶。而目前的這項研究首次揭示了銨與穀神星內部鹽水之間的聯絡。研究團隊認為，這顆矮行星不一定起源於太陽系外，它也可能真的是小行星帶的「原住民」。

研究人員認為，銨的成分原本就存在於穀神星的原始構成物質中。由於銨不會與穀神星地幔中的典型礦物結合，它逐漸在這顆矮行星地幔和地殼之間的一層厚鹽水中積累。在數十億年的時間裡，冰火山活動導致富含銨的鹽水多次上升，其中所含的銨逐漸滲入穀神星地殼的大規模頁矽酸鹽中。頁矽酸鹽具有層狀晶體結構，在地球上也很常見，例如在粘土質土壤中。該研究的第一作者、曙光號攝影團隊前首席研究員、馬克斯普朗克太陽系研究所的安德烈亞斯・納圖斯（Andreas Nathues）博士解釋說，穀神星地殼中的礦物可能在數十億年的時間裡像一種海綿一樣吸收了銨。

有許多跡象表明，地殼深層的銨濃度比地表附近更高。在康蘇斯隕石坑之外，穀神星表面少數能發現明顯黃色明亮物質斑塊的地方，也都位於深隕石坑內。正如目前的研究詳細顯示的那樣，僅在2.8億年前形成東部小隕石坑的撞擊，很可能暴露了康蘇斯隕石坑深層中富含銨的物質。小隕石坑東側的黃色明亮斑點，就是撞擊後噴射出的物質。

從地質學標準來看，4.5億年歷史的康蘇斯隕石坑並不算特別古老，但它是穀神星上現存最古老的結構之一。馬克斯普朗克太陽系研究所的研究員、該研究的共同作者蘭詹・薩卡爾（Ranjan Sarkar）博士說，由於它挖掘得很深，讓我們得以瞭解穀神星內部數十億年來發生的過程，因此它就像是一扇通往這顆矮行星過去的窗戶。

參考文獻：《穀神星上的康蘇斯隕石坑：與頁矽酸鹽交換的富銨鹽水？》，作者：A. 納圖斯、M. 霍夫曼、R. 薩卡爾、P. 辛格、J. 赫爾南德斯、J. H. 帕斯克特、N. 施梅德曼、G. 唐賈姆、E. 克勞蒂斯、K. 門格爾和M. 庫特利爾，發表於2024年9月5日《地球物理研究期刊：行星》。DOI：10.1029/2023JE008150