太阳系中布满裂痕的表面显示了远古撞击的痕迹，但灶神星上神秘的沟壑可能是由流星体撞击引发的突然盐水流形成的。最近模拟灶神星环境的实验表明，由氯化钠稳定的盐水可以在冻结之前流动足够长的时间，从而形成沟壑。 这一发现建立在美国国家航空航天局黎明号（Dawn）任务发现的基础之上，黎明号探索了灶神星，并暗示了隐藏的地表下冰。

美国国家航空航天局的黎明号宇宙飞船在 2012 年离开灶神星轨道时捕捉到了这张图像。 取景相机正俯视着图像中间的北极。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

太阳系中许多天体的表面都布满了陨石坑，这清楚地证明了流星体和其他太空碎片长达 46 亿年的撞击历史。 然而，在一些世界上，比如美国宇航局黎明号任务所探索的巨型小行星灶神星，这些表面也有深沟或沟壑，其形成至今仍是一个谜。

一种主要的理论认为，这些沟壑是由地球物理过程（如流星体撞击或暴露在太阳下导致的温度变化）引起的干碎片流造成的。 然而，最近发表在行星科学杂志上的一项由美国宇航局（NASA）资助的研究提供了新的证据，表明这是一个不同的过程：由撞击引发的短暂水流。 这些水流可能刻画了沟壑，并留下了沉积物。 研究人员利用实验室设备重现了灶神星的环境，首次详细说明了这种液体可能的成分，以及在冻结前液体可能保持流动的时间。

尽管灶神星上存在冰冻盐水沉积物的说法尚未得到证实，但科学家们以前曾假设，流星体撞击可能暴露并融化了灶神星等世界表面下的冰层。 在这种假设中，这一过程产生的水流可能会刻画出与地球相似的沟壑和其他地表特征。

为了模拟灶神星这颗巨型小行星上流星体撞击表面后的情况，科学家们使用了美国宇航局喷气推进实验室的"冰冷环境肮脏真空下模拟试验台"（DUSTIE）。 资料来源：NASA/JPL-Caltech

但是，没有空气的世界--没有大气层、暴露在太空高真空环境中的天体--怎么可能在表面长时间容纳液体，使其流动呢？ 这种过程有悖于人们的理解，即液体在真空中会迅速失去稳定，当压力下降时就会变成气体。

项目负责人、行星科学家、美国宇航局南加州喷气推进实验室的詹妮弗-斯卡利（Jennifer Scully）说："撞击不仅会引发表面的液体流动，液体的活跃时间还足以形成特定的表面特征。但能持续多久呢？ 大多数液体在这些没有空气的物体上很快就会变得不稳定，那里的真空空间是不稳定的。"

关键成分原来是氯化钠 - 非常常见的食盐。 实验发现，在类似灶神星上的条件下，纯净水几乎会立即结冰，而含盐液体至少会在一小时内保持流动。第一作者、圣安东尼奥西南研究所的迈克尔-J-波斯顿（Michael J. Poston）说："这足够长的时间来形成在灶神星上发现的与水流有关的特征，据估计，这最多需要半小时。"

2007年发射的黎明号航天器前往火星和木星之间的主要小行星带，围绕灶神星运行了14个月，围绕谷神星运行了近四年。 在2018年任务结束之前，该任务发现了谷神星曾是次表层卤水库所在地的证据，并且可能仍在将卤水从内部转移到表面。 科学家们说，最近的研究提供了对谷神星过程的洞察力，但重点是灶神星，那里的冰和盐在受到撞击加热时可能会产生卤水液体。

为了再现灶神星遭受流星体撞击后可能出现的类似情况，科学家们利用了JPL的一个名为"冰冷环境脏污真空下模拟试验台"（Dirty Under-vacuum Simulation Testbed for Icy Environments，简称DUSTIE）的试验室。 通过迅速降低液体样本周围的气压，他们模拟了流体到达地表时周围的环境。 在真空条件下，纯水瞬间冻结。 但含盐的液体在冻结之前会停留更长时间，继续流动。

他们试验的盐水只有一英寸多一点（几厘米）深；科学家们得出结论，灶神星上几码到几十码深的水流需要更长的时间才能重新冻结。

研究人员还能够再现盐水上形成的冰冻物质"盖子"。 从本质上讲，"盖子"是一个冰冻的顶层，它能稳定其下的液体，保护液体不暴露在太空的真空环境中--在本实验中则是 DUSTIE 实验室的真空环境中--并帮助液体在再次冻结前流动更长时间。

这种现象类似于地球上熔岩在熔岩管道中比暴露在低温地表时流得更远。 这也与围绕火星上潜在的泥火山和木星卫星欧罗巴上可能喷出冰物质的火山所进行的建模研究相吻合。

斯卡利说："我们的研究成果为越来越多的工作做出了贡献，这些工作利用实验室实验来了解液体在各种世界上的持续时间。"

编译自/scitechdaily