我们即将首次造访小行星带中的一颗微小行星

正当全世界期待今年 7 月首次造访冥王星时，另一项太空任务将抵达距离我们更近的陌生世界。而且比预期早几个月。

一架名为“黎明”的小型机器人即将结束其为期七年、行程 31 亿英里的深入小行星带的旅程。通过从其尾部发射离子（并窃取 2007 年火星轨道的一些能量），“黎明”以每小时 450 英里的速度向太阳和冥王星之间最大的未探测物体行进。

今年三月，我们将抵达谷神星。它是小行星带中最大的行星，直径为 590 英里，表面积是德克萨斯州的四倍，质量约为冥王星的十四分之一。虽然从技术上讲它是一颗小行星和一颗矮行星，但一些科学家认为谷神星是一颗真正的行星——是我们太阳系中最小的行星。

不管它是如何分类的，我们对它的了解都少得可怜。像哈勃望远镜这样强大而精密的望远镜只能收集到黎明号进入谷神星轨道时将看到的东西的线索。它很可能是一个棕色、坑坑洼洼、类似粘土的表面。但黎明号可能会从上面发现一些更令人兴奋的特征，比如大气层或喷出冰水的“冰火山”。

“当我们到达谷神星时，它看起来会非常酷，”行星科学研究所首席执行官兼黎明号任务科学家马克·赛克斯预测道。由于谷神星表面附近含有大量水冰，周期性的解冻可能已经使该行星的特征变得松弛，抹去了其较老的陨石坑。“也许我们将看到一个萨尔瓦多达利星球，那里的一切都融化了，”赛克斯说。

该任务的其他成员正试图对火星和木星之间、甚至可能是整个太阳系中最大的疑问保持开放态度。

“这个外星世界的本质是什么？它长什么样，由什么构成，如何运作？”黎明号首席工程师马克·雷曼问道。“无论我们发现什么，那里都会出现意想不到的现象。那里会有人们从未想到过的结构或特征。”

小行星带中的行星？

18 世纪末，天文学家对火星和木星之间的巨大差距感到疑惑。波德定律预测那里应该有一颗行星，1801 年，科学家终于发现了一颗……差不多。半个世纪以来，谷神星一直被归类为行星。后来，随着望远镜的改进，科学家在类似的轨道上发现了一些较小的物体。这些物体被统称为小行星带，谷神星被重新归类为小行星。

2006 年，科学家们对冥王星的地位和“行星”的定义展开了辩论，谷神星的身份再次受到质疑。赛克斯等行星科学家主张将这个名字适用于任何具有足够引力使其呈圆形的物体。然而，国际天文学联合会将行星定义为具有足够引力使所有物体脱离其轨道的物体。冥王星没有通过这一测试。谷神星也是如此。

麻省理工学院的行星科学家萨拉·西格尔说：“这一定很酷，因为如果冥王星是一颗行星，那么谷神星也一定是一颗行星。”

从某种意义上来说，谷神星是一台巨大、圆形、泥泞的时光机器。

研究人员仍在为如何定义行星争论不休，但大多数人都认为谷神星很可能是一颗原行星，即一颗在发育早期被冻结的胚胎行星。通过访问谷神星，“黎明”号任务希望更多地了解行星的形成过程，以及太阳系早期的条件。从某种意义上说，它是一台巨大、圆润、泥泞的时光机。

黎明号任务团队迫切希望看到谷神星与灶神星相比有何不同。灶神星是另一颗大型小行星/小型原行星，黎明号于 2011 年访问过灶神星。灶神星干燥多岩石，类似太阳系内行星，而谷神星则更像太阳系外的冰冻天体。研究两者可以揭示决定新生行星命运的过程。

寻找生命

谷神星表面之下可能蕴藏着液态海洋。这对于寻找其他星球生命的生物学家来说非常令人兴奋，因为至少在地球上，有水的地方就有生命。

2014 年 1 月，使用赫歇尔太空望远镜工作的天文学家报告称，在谷神星中纬度地区的几个区域发现了水蒸气。某种物质向空气中喷射水，水量非常少，但可以检测到。目前还没有人知道水的来源是什么——它可能很无聊，比如冰升华为水蒸气。但如果土卫二的蒸汽喷流和木卫一喷出硫磺的火山可以作为证据的话，宇宙中充满了惊喜。谷神星可能有冰火山，喷出的水被行星表面深处放射性衰变的热量融化了。

Dawn 是目前找出更多信息的最佳且唯一的途径。

“从天体生物学的角度来看，这无疑使谷神星变得有趣，”美国宇航局行星科学家克里斯麦凯 (Chris McKay) 表示，他并未参与黎明号任务。

谷神星可能还蕴藏着大量有机分子。加上水、放射性热和包括太阳在内的其他潜在能源，谷神星几乎是天体生物学家最希望找到的目的地。这三样东西——有机分子、水和能量——被认为是生命进化所需的关键成分。

“像谷神星和冥王星这样的小行星对于了解生命的起源以及生命在宇宙中的位置可能至关重要。”

谷神星上已经存在生命的可能性可能非常非常小。然而，雷曼说，即使谷神星是一块没有生命的岩石，从中吸取的教训也是无价的。例如，在一个拥有生命所有必要成分的星球上，为什么生命不能进化呢？这又说明了宇宙中其他地方生命存在的可能性如何？

如果微生物确实生活在谷神星的内海中，黎明号也无法探测到它们。但该航天器的观测结果可能会影响 NASA 选择未来能够探测生命的任务。

“如果地表之下有水，而且水通过这些冰火山与地表进行沟通，”赛克斯说，“也许我们可以派遣另一个任务小组去舀一些水，然后问：‘这里有死虫子吗？’”

像谷神星这样小而冰冷的行星数量远远超过地球。事实上，它们是我们太阳系中最常见的类行星类型——甚至可能是宇宙中最常见的类行星类型。“如果冰融化了，生命会在那个区域进化吗？”赛克斯问道。“这些会是宇宙中生命的孵化器吗？我认为这些小行星，如谷神星和冥王星，可能对于了解生命的起源以及生命可能存在于宇宙的何处至关重要。”

未来前景

黎明号航天器于 2007 年 9 月 27 日发射。从那时起，它就一直沿着螺旋轨迹向外太阳系移动。它于 2011 年 7 月到达原行星灶神星，并对其进行了 14 个月的研究。现在，航天器即将到达最终目的地。

到达后的计划如下：

2015 年 3 月 6 日：黎明号抵达谷神星轨道。（注：科学家不知道谷神星引力的具体性质，而且由于引力会影响航天器的飞行时间，因此所有后续日期均为估算值。）
2015 年 4 月 23 日：航天器最初在距离谷神星 8,400 英里处运行。它在这里开始拍照、分析小行星的表面并寻找水蒸气的证据。
2015 年 6 月 10 日：黎明号下降至 2,730 英里的高度进行近距离观察。
2015 年 8 月 15 日：黎明号从 910 英里的高空对谷神星表面进行全面测绘。它从不同角度拍摄照片，让地球上的研究人员能够逐渐构建出谷神星地貌的 3D 视图。
2015 年 12 月 20 日：黎明号进入最近轨道，距离谷神星表面仅 230 英里，比第一次轨道近了近 40 倍。“这就像看着离眼睛七英寸远的足球，”雷曼说。从这里，黎明号将进行更详细的观测。它绘制了谷神星的重力场图，这应该能揭示谷神星内部的质量分布情况（并可能揭示地下海洋）。该航天器还将使用伽马射线和中子光谱仪，测量谷神星地壳和内部不同元素的特征发射。这将告诉我们谷神星是由什么构成的。
2016 年 6 月：任务结束。尽管黎明号的燃料和太阳能电池板可能还能让它再运行几年，但该航天器仍可能继续绕谷神星运行数百年。