穀神星的臨時大氣層與太陽活動有關

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NASA的黎明號探測器（Dawn spacecraft）檢測了穀神星表面1碼或1米以上位置的氫含量。藍色意味著在靠近兩級的位置，氫含量較高，紅色則表明在低緯度位置，氫含量降低。

Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

長期以來，科學家認為穀神星上可能存在過一個微弱的臨時大氣層，但是它的起源以及無法長期存在的原因仍是未解之謎。目前研究人員認為，與穀神星與太陽之間的距離相比，這個臨時大氣層似乎更與太陽活動有關。NASA黎明任務（Dawn mission）的科學家和之前通過其他觀測在穀神星上發現水汽的科學家共同完成了此項研究。

「我們認為穀神星上臨時大氣層的生成是太陽活動的結果。」加州大學洛杉磯分校（University of California, Los Angeles，UCLA）研究人員，《天體物理學通訊》（Astrophysical Journal Letters）上一項新研究的主作者Michaela Villareal說。

「我們的研究結果同時表明太陽系其他沒有大氣但富含水分（airless，water-rich）的天體，包括月球的極圈和其他小行星，在太陽活動爆發時，也許也能在它們的表面觀測到大氣釋放（atmospheric releases）。」UCLA的黎明任務首席研究員（principal investigator）Chris Russell說。

在2015年黎明號抵達穀神星之前，有證據表明在特定時間的幾次觀測中曾發現了大氣層的存在，但是在另外幾次觀測中卻沒有發現，這意味著大氣層是個短暫的現象。國際紫外探測器（International Ultraviolet Explorer satellite，IUE）在1991年觀測到氫氧基排放（hydroxyl emission），但是在1990年卻沒有。然後在2007年，歐洲南方天文台（European Southern Observatory，ESO）的甚大望遠鏡（Very Large Telescope）試圖搜索氫氧化物的排放（hydroxide emission），但沒有任何結果。歐航局（European Space Agency，ESA）的赫歇爾空間天文台（Herschel Space Observatory）曾三次在可能很稀薄的大氣層或外逸層中發現了水，但是他們的第四次嘗試卻沒有任何發現。

隨著2015年3月黎明號開始了對穀神星的徹底研究，科學家發現了冰凍水（water in form of ice）存在的大量證據。探測器的伽馬射線和中子探測器（gamma ray and neutron detector，GRaND）發現其最表層富含氫元素，這一發現與冰凍水廣泛分布的結論相吻合。2016年一項發佈於《科學》雜誌的研究發現，在更高的緯度，氣溫更低，這些冰也更接近地表。在一個叫Oxo的明亮小隕石坑（small bright crater）和至少一個長期處於北半球陰影中的隕石坑裡，科學家直接發現了冰的存在。其他研究表明長期處於陰影中的隕石坑很有可能富含冰。另外，隕石坑的外形和其他特徵也與地殼中大量存在冰凍水（water-ice）的結論相吻合。

由於這一大量水冰存在的證明，許多科學家認為穀神星經歷了與彗星同樣的過程才產生了外逸層，儘管後者的體積要小很多。在那個模型中，隨著穀神星不斷接近太陽，表面或淺表的冰升華後產生了更多的水汽。

但是新的研究表明，類似彗星的行為也許不能解釋這個臨時大氣層時而可觀測時而不可觀測的現象。

「升華也許是有的，但是我們不認為這一現象足以產生我們觀測到的外逸層所需的氣體量。」Villarreal說。

Villarreal和同事展示了過去觀測到臨時大氣層時，來自太陽的高能質子濃度更高的現象。沒有觀測到臨時大氣層時，這些粒子濃度較低。而且當穀神星距離太陽距離最近，即之前模型中穀神星大氣層最佳觀測時段，大氣層卻並沒有出現。這表明相比穀神星與太陽之間的距離，太陽活動才是外逸層生成中更重要的因素。

研究從2016年《科學》雜誌上一份由Chris Russell領銜的報告開始。藉助GRaND的數據，報告中認為在2015年一個為期6天的時間段內，穀神星從太陽風的加速電子（accelerated electrons）中獲得了極大的能量。

在穀神星目前的軌道上，它正在不斷靠近太陽。但是太陽目前正處於一個為期若干年的較平穩期。由於他們的研究認為穀神星的外逸層與太陽活動有關，報告的作者預測在一段時間裡，穀神星將只有極少甚至沒有任何大氣層。但是他們仍建議其他天文台觀測穀神星未來的氣體釋放。

黎明號目前正在完成後續任務，在一個橢圓的軌道上研究穀神星。工程師正在操作探測器運行至一個不同的軌道平面上，以便從新的角度觀測穀神星。首要的科學研究目標是測量宇宙射線，以協助測定穀神星表面有何種化學元素。另外，在4月下旬，太陽會運行到黎明號的正後方，這時的探測器將位於距離穀神星表面約12300英里（2萬公里）的高度。在這種情況下，穀神星會比之前更亮，也許屆時能發現更多關於它的構成和歷史的秘密。

黎明任務是由NASA位於華盛頓的科學任務理事會（Science Mission Directorate）授權噴氣推進實驗室（JPL）管理。黎明號是理事會的發現項目（Discovery Program）中的一部分，該項目由NASA位於阿拉巴馬亨茨維爾的馬歇爾空間飛行中心（Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama）負責管理。UCLA負責整個黎明任務的科學研究工作。位於弗吉尼亞杜勒斯（Dulles，Virginia）的Orbital ATK Inc.公司負責設計並建造了探測器。德國航空航天中心（German Aerospace Center），馬克斯普朗克太陽系研究所（Max Planck Institute for Solar System Research），義大利航天局（Italian Space Agency）和義大利國家天體物理研究所（Italian National Astrophysical Institute）作為國際合作夥伴參與了這項任務。本項任務參與者的完整名單請訪問：

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