谷神星上Occator撞击坑的伪彩色照片，显示了不同的化学构成。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
利用美国航空航天局曙光号（Dawn）探测器发回的数据，两项新研究揭开了谷神星（Ceres）隐藏了许久的一些秘密，其中就包括散布在这颗矮行星表面上的诸多神秘亮斑究竟为何物。
在一项研究中，科学家确定这些明亮物质是某种盐。第二项研究则探测到了富含氨的粘土，这给谷神星的形成理论提出了挑战。
神秘亮斑
谷神星上有超过130个亮斑，绝大多数与撞击坑有关。德国马普学会太阳系研究所的安德烈亚斯·纳瑟斯（Andreas Nathues）领导的一项研究称，这些明亮物质与某种六水硫酸镁相符。这是一种不同类型的硫酸镁，类似于地球上的泻盐（Epsom salt）。
纳瑟斯及其同事研究了曙光号上分幅相机拍回的照片，发现这些富含盐分的区域是过去的水冰升华之后残留下来的。他们说，是小行星的撞击把这些冰和盐的混合物翻掘了出来。
纳瑟斯说，“谷神星上这些亮斑的全球性分布表明，这颗星球的地表之下有一个地层含有咸水冰。”
撞击坑里的雾气
研究作者表示，平均直径940千米的谷神星，表面大都是深色的，亮度类似于新鲜的沥青。散布在谷神星表面上的亮斑，亮度则差异较大，最明亮的亮斑能够反射大约50%的阳光。不过，目前还没有在谷神星上明确探测到水冰。要搞定这个问题，还需要更高分辨率的数据。
Occator撞击坑的照片，结合3维地形数据绘制的透视图，展示了这个撞击坑的地貌。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
谷神星上最明亮的物质出现在一座被称为Occator的撞击坑内部。Occator撞击坑直径90千米，它的中央凹坑由明亮物质覆盖，宽约10千米，深约500米。有若干深色条纹，可能是裂纹，从凹坑中横穿而过。曾经高达500米的中央山峰的遗迹仍然能够看到。
依据Occator撞击坑陡峭的山壁及滑坡堆积物的数量，科学家推测它应该是谷神星上最年轻的地质特征。曙光号任务科学家估计，它的年龄大约有7800万年。
研究作者表示，Occator撞击坑的某些照片上似乎显示，地表附近有弥漫的雾气填满了这个撞击坑的坑底。这或许跟2014年赫歇尔空间天文台在谷神星上观测到水蒸气的发现有关。研究作者表示，这些雾气似乎出现在当地时间的正午时分，在黎明和傍晚时分就看不到了。这表明，这一现象与彗星表面的活动相似，水蒸气扬起了细小的尘埃颗粒和残留的冰颗粒。未来的数据和分析或许将检验这一假说，并揭露更多线索，帮助科学家揭开导致这一活动的具体过程。
曙光号任务首席科学家、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的克里斯·罗素（Chris Russell）说，“曙光号科学团队仍在讨论这些结果并分析数据，以便更好地了解Occator撞击坑中正在发生什么事情。”
正午时分，Occator撞击坑中似乎会有雾气出现。这一现象背后的机制仍待研究。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
氨的意义
在另一项研究中，曙光号科学团队的成员检测了谷神星的化学构成，发现了富含氨的粘土的证据。他们使用了曙光号上可见光及红外测绘光谱仪采集的数据，这个设备能够看到不同波长的光如何在谷神星表面反射，从而测定那里的矿物成分。
氨冰本身在今天的谷神星上会升华，因为这颗矮行星太温暖了。然而，氨分子如果与其他矿物结合（以化学键的形式绑定在一起），就能够变得相当稳定。
氨化合物的存在，提出了这样一种可能性，即谷神星并非起源于火星和木星之间的小行星主带，而有可能是在太阳系外围形成的。另一个观点认为，谷神星是在靠近现在的位置上形成的，却合并了从太阳系外围飘移过来的物质。所谓的“太阳系外围”，是指海王星轨道附近，氮冰在那里可以稳定存在，不会因为太热而升华成气体。
这项研究的主要作者、意大利天体物理研究所的玛丽亚·克里斯蒂娜·德桑蒂斯（Maria Cristina De Sanctis）说，“含氨成分的存在表明，构成谷神星的物质是在氨和氮大量存在的环境中累积起来的。因此，我们认为，这些物质起源于寒冷的太阳系外围。”
科学家将谷神星反射阳光的光谱，与陨石光谱进行了比对，发现了某些相似之处。确切地说，他们重点比对了碳质球粒陨石（carbonaceous chondrites）的光谱。科学家曾经认为，这类富含碳的陨石与谷神星非常相似。然而，研究团队发现，这些陨石与谷神星的光谱在所有波段上并不能很好地吻合。确切说来，谷神星的吸收谱与陨石完全不同，反而与含氨化合物的混合物相符，这些波段是无法用地面望远镜观测的。
科学家还指出了另外一处不同，那些碳质球粒陨石含有15%到20%的水，而谷神星上水的含量高达30%。德桑蒂斯说，“谷神星可能比那些陨石包含更多的挥发物质，也可能从富含挥发物的物质中吸取了水分。”
这项研究还表明，谷神星白天的表面温度介于180到240 K之间。最高温度是在赤道区域测量到的。研究作者说，赤道附近的温度通常太高，无法支持水冰在谷神星表面长期存在，不过曙光号的下一条探测轨道将揭示更多细节。
到本周为止，曙光号已经抵达了环绕谷神星的最终轨道高度，距离这颗矮行星的表面大约385千米。到12月中旬，曙光号将开始在这条轨道上展开观测，包括拍摄分辨率达到每像素35米的高清晰照片，进行红外、伽马射线及中子谱观测，并获取高分辨率的引力数据。
这两项研究都发表在12月10日出版的《自然》杂志上。（编辑：Steed）