“黎明”号的探秘之旅

一般来说，航天器要到达它的目的地时是一个紧张的时刻，这时太空船要点燃推进器减速，然后小心翼翼地进入轨道。对于像谷神星这样的小型天体，靠近它们更需要穿针引线般地精确，因为速度稍稍过快，那航天器就不是进入轨道，而是“飞掠”而过了。
　　2015年3月是小行星探测器“黎明”号抵达谷神星的关键时刻，但科学家一点儿也不紧张，因为“黎明”号装有离子引擎。这种引擎通过电子轰击气态原子产生离子，离子经电压加速，形成高速喷射离子流，从而推动航天器前进。科学家为“黎明”号设计了一条渐渐靠近谷神星的路径：开始和谷神星以“并驾齐驱”的方式环绕太阳运行，在此过程中一点点地接近谷神星，最后不知不觉地被谷神星的引力所捕获，从而成为一颗环绕谷神星运行的“人造卫星”。
　　小行星带中的秘密
　　谷神星的发现有一段曲折的经历，它的存在最初是由德国天文学家开普勒推测出的。开普勒认为，在火星和木星的轨道之间应该有一颗行星。德国天文学家提丢斯也认为，行星与太阳之间的距离存在着一种规律，按照这个规律，火星和木星之间的确应该有一颗行星。1801年的第一天，意大利天文学家朱塞普·皮亚齐用望远镜观测那个区域时果然发现有一颗移动的星，他断定那就是一颗行星，然而几个星期后那颗星又消失了，皮亚齐只获得了几个观测数据。根据这些数据，德国数学家高斯算出了那颗星的轨道。另一位德国天文学家奥伯斯则用望远镜重新把它找了回来。找到它的那一天恰恰是1801年的最后一天。
　　这颗在1801年和人们整整捉了一年“迷藏”的顽皮星星就是谷神星。在随后的几年里，人们又相继在火星和木星轨道之间发现了智神星、婚神星和灶神星。这些星的个头都不大，因此被归为小行星。后来人们又将谷神星从小行星中划分出来，将它和冥王星列为一类，成为矮行星了。
　　随着在火星和木星轨道之间发现了越来越多的岩石状小天体，天文学家意识到那里是一个小行星的密集区域，于是就称那个地方为小行星带。那里的天体没能长成大行星，它们只能作为小行星而存在，所以说，那些小行星其实是大行星的“半成品”。如此看来，小行星带便是一个保留了早期太阳系信息的绝好场所，探测小行星带中两颗典型的天体——灶神星和谷神星，了解这两颗星球上隐藏的原始信息，从而揭示太阳系起源的秘密，这就是“黎明”号所肩负的使命。
　　灶神星的过去
　　“黎明”号起程于2007年9月27日，它的行程长达50亿千米，耗时8年，它的第一站是灶神星。
　　2011年6月，“黎明”号抵达了灶神星。它拍摄的照片显示，灶神星上地势险峻，地表特征呈多样性，有高山、峡谷和凹槽，它的自转也非常快，自转一周为5.3小时。
　　早在1997年，哈勃太空望远镜就为灶神星拍了一张“快照”，虽然只是模糊的一瞥，但人们还是知道了灶神星最显著的地表特征就是巨大的陨石坑。当“黎明”号靠近了灶神星时，人们对陨石坑的印象变得更加清晰了。科学家将灶神星上最大的陨石坑命名为“雷亚希尔维亚”，它深约20千米，直径约500千米。陨石坑的中间矗立着一座高山，其顶峰的高度超过20千米，是太阳系中高度雄居第二的山峰，仅次于火星上的奥林匹斯山。由于灶神星的引力很弱，在上面形成高山并非难事，假若把这山放在地球上，它就会因重力而下沉，高度会降低许多。
　　灶神星承受的巨大撞击一共有两次，除了造成“雷亚希尔维亚”陨石坑的那次撞击外，另一次撞击发生得更早，它产生的陨石坑名叫“维纳尼亚”，直径为400千米，后来被“雷亚希尔维亚”抹去了一大半。这两次撞击虽然没有让灶神星分崩离析，却使其面目全非，灶神星赤道以南的古老地面也完全被清除掉了。
　　根据科学家的分析，“雷亚希尔维亚”大约形成于10亿年前，撞击的“不速之客”直径足有20千米，它将灶神星上的大量物质铲到了太空中，大部分变成了小行星。几千万年后，这些小行星中的一些又落到了地球上。地球上的陨石有6%都来自灶神星，来自于那次造成了“雷亚希尔维亚”陨石坑的惊天一撞。
　　破解岩石行星形成之谜
　　来自灶神星的陨石为科学家们带来了灶神星内部的信息。20世纪70年代，人们在研究灶神星陨石时，通过分析其中的化学物质证明了一种推测，那就是灶神星并不是一颗只具有单一结构的星体，它的内部有分层结构。人们发现，灶神星的岩石熔化过，假若是这样，星球冷却后就会产生分层结构，它可能很像地球，有一层壳、幔，甚至有一个核。
　　灶神星这么小，通常难以产生很高的温度和压力去熔化它的岩石。也就是说，灶神星中的铁不会沉到星球的中心形成核，较轻的物质也不会浮在上面形成壳，这样也就不会有分层结构了。然而，科学家们却在来自灶神星的物质中发现了辉石，它们一般只在熔岩中存在；科学家们也没有在灶神星的陨石中找到铁，这表明灶神星的表面没有铁，它们和表面物质分离后沉到了星球的内部，所以灶神星应该拥有一个铁核。
　　通过测量“黎明”号和灶神星之间的引力，科学家能够确定灶神星的密度，其误差不会超过1%。知道了密度，科学家就能得到一个有关灶神星铁核的数据。他们发现，灶神星铁核的半径大约为110千米，这和人们对灶神星含铁量的估计也是吻合的。
　　那么，灶神星是如何形成分层结构的呢？一种合理的解释是，在太阳系形成的时候，有两颗超新星爆发了，它们将一些放射性元素，例如铝-26和铁-60抛散到了太阳系中，而那个时候，一些像灶神星这样的天体正在成长中，它们被称为“原行星”。于是，灶神星就这样被来自超新星的炽热放射性元素所熔化，后来，放射性元素衰变了，灶神星凉了下来，并最终形成了自己的分层结构。
　　灶神星原本有很多“同伴”，但那些“同伴”中的绝大多数都在大约40亿年前成了像地球这样的岩石大行星的一部分。现在，通过“黎明”号获得的大量数据，科学家终于能够知道这些形成大行星的原始材料在太阳系的形成过程中扮演过怎样的角色了。原来，地球和其他类似地球的岩石行星的形成是太阳系整个演化过程中的“第二步”。从某种意义上说，这些行星是行星世界的“食人族”，它们“吞食”比它们更小的天体，而那些天体则已经经历了“第一步”的演化历程，具备了行星的一些基本特质，它们有了核和其他分层结构，它们就是像灶神星这样的原行星，所以灶神星只是一个被遗留下来的“幸存者”，是太阳系原始材料和复杂行星之间的“连接点”。“黎明”号任务的负责人克里斯·拉塞尔说：“地球并没有创造自己的铁核，它的核事先已在原行星中经过了预处理。我们可以把灶神星这样的原行星想象成通往地球的一个步骤，在地球形成的时候，它们已经完成了自己的演化，所以说，地球并不是直接形成的，也许只有气体巨行星——木星、土星、天王星和海王星是直接形成的。”
　　回望太阳系的“黎明时代”
　　“黎明”号对于灶神星的研究持续了一年多。2012年9月，“黎明”号离开灶神星，向它的第二个目标谷神星进发，这是一个创造历史的重要时刻。在科幻小说中，宇宙飞船环绕一个星球，再离开这个星球飞往第二个星球，并进入那个星球的环绕轨道，这并不稀奇。但在现实世界，这样的事在“黎明”号之前从未发生过，“黎明”号是第一艘实现了这种飞行的航天器，所以它才是真正的“星际飞船”，而它之所以能够这样做也是因为有离子引擎。
　　对于“黎明”号来说，谷神星显然比灶神星更加“吸引眼球”，它比灶神星大，还很潮湿，很像木星和土星的冰质卫星，例如木卫二和土卫二等。在“黎明”号到来以前，天文学家只能通过谷神星和火星之间的引力关系了解它的质量和密度。人们猜测谷神星的内部可能有一个由硅酸盐岩石组成的核，核的外面是冰和水。谷神星的半径接近500千米，其中含水层的厚度可能达到了100千米。
　　在地球上，科学家们并没有找到和谷神星相关联的陨石，所以谷神星表面的物质组成还是一个未知数。它有分层结构和很多水，它的极区可能为冰所覆盖则是人们可以推测的状况，这意味着谷神星有可能存在生命。科学家们将不会让“黎明”号过于靠近谷神星，它们之间至少要保持大约680千米的距离，这是为了避免“黎明”号用地球上的微生物污染了谷神星。
　　然而，“黎明”号还是在尽可能的范围内靠近了谷神星，并成功进入了环绕轨道，在此过程中，“黎明”号向地球发回了一些照片。和灶神星相比，谷神星很平坦，陨石坑也较少，人们还发现了白色的亮斑，它们是什么？是冰火山？水蒸气的喷泉？还是其他尚不为人所知的神秘之物？
　　美国宇航局称，5月3日和4日，“黎明”号从距谷神星1.36万千米处拍摄的照片显示，位于谷神星北半球的两个亮斑实际上是由多个更小的亮点组成。初步得出的结论是：这些斑点的高亮度是由谷神星表面高反射性物质反射太阳光造成的，而这种高反射性物质很可能是冰。
　　目前，“黎明”号正在一步步地展示谷神星的真实面目，揭示谷神星更多的秘密。科学家们认为，灶神星和谷神星代表了两种完全不同的特质，它们是两卷记录了早期太阳系“黎明时代”的珍贵史册，而“黎明”号的使命就是去读懂这两卷史册，并最终昭示太阳系起源的秘密。人们期待“黎明”号的旷世之旅获得圆满成功。
　　【责任编辑】庞 云