发现过程

1801年新年的晚上,意大利神父朱塞普·皮亚齐(Giuseppe Piazzi,1746年7月7日~1826年7月22日)还在聚精会神地观察着星空。突然,他从望远镜里发现了一颗非常小的星星,正好在提丢斯——波得定则中2.8的位置上。这颗行星在几天的观测期内不断变动位置。可是,当皮亚齐再想进一步观察这颗小行星时,他却病倒了。等到他恢复健康,再想寻找这颗小行星时,它却不知所踪。皮亚齐没有放弃这一机会,他认为这可能就是人们一直没有发现的那颗行星。

天文学家对皮亚齐的这一发现持有不同的看法。有人认为皮亚齐是正确的;也有人认为这可能是一颗彗星,关于这颗行星的说法不在少数,天文学界议论纷纷。

几个月过去了,人们的争论也没见分晓。可是,这场争论却引起了德国数学家高斯的注意。高斯想,既然天文学家通过观察找不到谷神星,那么,是否可以通过数学方法找到它呢?许多天文学家对高斯的这一提法不以为然。天文学家都找不到谷神星,难道高斯还能把它算出来吗?朋友们也劝他不要把自己的时间和才智浪费在这一毫无希望的问题上。

年轻的高斯却有自己的看法。他认为,天文学是离不开数学的。如果没有雄厚的数学知识,是不可能成为一个出色的天文学家的。在天文学发展史上,情况也正是如此。开普勒正是凭借着自己的数学才能,才发现了行星运动的三大定律。牛顿也是凭着渊博的数学知识,才发现了万有引力定律。

1801年12月31日夜,德国天文爱好者奥伯斯,在高斯预言的时间里,用望远镜对准了这片天空。不出所料,谷神星再一次奇迹般地出现了!

高斯的计算方法成功了。高斯从笔尖上寻找到的这颗行星,在隐藏了整整一年后,成为人类的最好的新年礼物。这一礼物向人们显示了数学在科学研究中的巨大作用。

天文观测

当谷神星在近日点附近冲时,它的视星等可以达到+6.7等,一般认为对裸眼来说这样的光度还是太暗而难以见到,但视力特别锐力的观测者可能可以看见这颗矮行星。 因此,当它在地平线上的任何时刻,只要天空够黑暗,都可以用双筒望远镜看见它。

1984年11月13日

Mexico,Florida,Caribbean Sea November 1984

在墨西哥、佛罗里达和加勒比海之间,观测到谷神星的恒星掩星。

1995年6月25日

Hubble Space Telescope June 1995

哈勃空间望远镜的紫外线观测得到分辨率达到50千米的影像。

2002年

Keck Telescope 2002

凯克望远镜使用调适光学得到分辨率30千米的红外线影像。

2003年底及2004年初

Hubble Space Telescope 2003 - 2004

哈勃太空望远镜首度摄得谷神星的外貌,得到分辨率30千米的可见光影像(最好的资料)。发现它相当接近球形,而且表面具有不同的反照率,相信拥有复杂的地形,有天文学家甚至推测谷神星的具有冰质的幔及金属的核心。

2015年

Dawn asterlid detector 2015

美国宇航局的“黎明号”探测器仍然运行在谷神星的轨道上,科学家发现谷神星上存在一座巨大的山脉,从外形上看,酷似埃及的金字塔。金字塔山脉的高度为6000米,这里还有一些巨大的撞击坑,分别为北半球的Occator撞击坑位和南半球的UrvaraYalode盆地。

星球探测

2006年

IAU 2006

国际天文学联合会将谷神星重新定义为矮行星,谷神星曾被认为是太阳系已知最大的小行星。

2007年9月27日

NASA September 2007

NASA发射黎明号太空船,在2011年探测灶神星,然后在2015年抵达谷神星,迄今还没有太空船曾经拜访过谷神星,执行这项任务的黎明号太空船将会先进入高度5,900千米的轨道环绕谷神星,经过5个月的研究之后,太空船会先将高度降低至1,300千米,然后再经过5个月才降至700千米。 这艘太空船携带的仪器包括框架相机、可见光和红外分光仪、伽玛射线和中子侦测仪。这些将用来审视这颗矮行星的形状和元素丰度。 从在火星表面和轨道上环绕的太空船所发送的无线电讯号,观察火星受到谷神星的运动所诱导的摄动,曾经被用来估计谷神星的质量。

2014年1月

ESA January 2014

欧洲航天局一项最新研究首次确认,谷神星上有水蒸气冒出。

2015年1月27日

NASA January 2015

NASA发布“黎明”号于1月25日拍摄的谷神星照片,拍摄时距离谷神星147,000英里(237,000公里)远,大约43个像素宽,比哈勃望远镜2003、2004年拍摄的照片高30%的分辨率。

2015年2月5日,NASA发布“黎明”号于2月4日拍摄的谷神星照片,拍摄时距离谷神星90,000 英里 (145,000 公里)远。

2015年2月17日,NASA发布“黎明”号于2月12日拍摄的谷神星照片,拍摄时距离谷神星52,000 英里 (83,000 公里)远。

2015年2月25日,NASA发布“黎明”号于2月19日拍摄的谷神星照片,拍摄时距离谷神星29,000 英里 (46,000 公里)远。

2015年2月27日,NASA发布“黎明”号于2月19日拍摄的谷神星照片动图。

2015年美国东部时间3月6日07:39(北京时间20:39),黎明号开始被谷神星引力场捕获,此时飞船距离谷神星约6.1万公里。 随后JPL美国东部时间8:36(北京时间21:36)接收到来自飞船发回的信号,确认黎明号飞船状况一切正常,其安装的离子发动机也工作正常,飞船成功进入环谷神星轨道,成为首个矮行星的人造卫星。 原计划2018年飞掠智神星的任务因为之前的故障(离子发动机故障延误航程)而无法前往,黎明号将伴随智神星一直绕飞下去。

2015年4月20日,NASA发布“黎明”号于2月14日与15日拍摄的谷神星照片及动图,拍摄时距离谷神星14,000 英里 (22,000 公里)远。

2019年6月26日

NASA June 2019

北京时间6月26日消息,美国宇航局目前已经退役的“黎明”号探测器此前于2015年造访了太阳系中距离地球最近的矮行星——位于小行星带内的谷神星,这也是人类探测器首次造访一颗矮行星。而对此行采集数据的分析,一直到现在还在不断产生新的科研成果。

近日,NASA天文每日一图栏目发布了一张由“黎明”号探测器拍摄的谷神星图像,其中展示的是谷神星上的一座有些怪异的高山。目前专家们对于这座有些怪异的山体的成因究竟为何还存在一些争论,但已经有了一些很新颖的观点出现。

这座山被命名为“Ahuna”,这是一个夏威夷的地名。这座山是谷神星上最大的一座山体,这座山之所以引起科学家们不同寻常的关注,是因为它与任何其他山体都存在不同。就说一点,它的山坡侧壁上并不像其他山体那样被大量年代久远的撞击坑覆盖,相反,这里满是年轻的上下坡角度分布的明亮条痕。基于大量的重力场测量数据,一项新的理论认为,这座山体很有可能是一个原先位于地下的巨大的泥质“泡泡”,它挤破了上方覆盖的冰层,被挤坡的区域属于一个地层薄弱带,这里富含具有高反射特征的盐类。而在冲出地表之后,这个泥“泡泡”便在低温下凝固了。

这些明亮条痕被认为和谷神星上其他一些相对新进露出地表的物质相似,比如卫星图像上观察到的那些有名的“亮点区域”。此次公布的这张照片是根据2016年拍摄的谷神星地表图像制作的,高度方向拉长了两倍。“黎明”号探测器于2018年结束使命,随后使用离子发动机变轨,离开谷神星轨道并飞向灶神星轨道。

在谷神星工作期间,“黎明”号提供的数据让科学家们大大加深了对这颗星球相关性质的了解,这些信息也让科学家们忍不住猜想,谷神星上可能拥有可以支持生命存在的环境条件。

在2018年发表的一篇论文中,基于“黎明”号探测器的相关数据进行的分析显示,此前在谷神星表面发现的有机物质中,碳基化合物的成分比例可能要比原先设想的更高。当然这并不意味着谷神星上存在生命,但它进一步提升了谷神星上可能拥有微生物宜居环境的可能性。

科学家们最早于2017年在谷神星表面识别出有机物质的存在,有机物是生命生存的必要条件之一。但是有机物在自然界中也有可能经由非生物的过程机制被产生出来,但是具体谷神星上的这些有机物质究竟从何而来,目前仍然存在争论。

谷神星上已经被确定的一点是,其成分中水冰的含量不低,再加上广泛分布的有机物质,不得不让人想到与生命现象之间的潜在关联。目前我们认为,谷神星上的有机物质主要有两种可能来源:在这颗星球上本地产生,或者是来自彗星,后者经由撞击谷神星的方式,将有机物质带到这颗矮行星的表面。

争议

谷神星的归类已经变更过很多次,并且都是天文学家们的意见不和造成的。约翰·波得相信谷神星就是那颗在火星和木星之间,距离太阳4.19亿千米(2.8AU)的“失踪行星”。 谷神星被赋予一个行星的符号,在更多小行星被发现之前,谷神星(还有智神星、婚神星和灶神星)有将近半个世纪都以行星之名列在天文学的书表之中。

然而当其他的天体陆续在同一范围内被发现,人们慢慢了解到谷神星只是许许多多相似类型天体的一位而已。 威廉·赫歇耳在1802年创造小行星(类似恒星的天体)这个名词来称呼这种天体,并写道“它与恒星们是如此的难区别,使用最好的望远镜也会以为是小行星”。 作为第一颗被发现的小行星,以现代的小行星编号系统被列为小行星1号谷神星。

在2006年,关于冥王星是不是“行星”的辩论,引发了谷神星是否也应被重新归类为行星的问题。 在国际天文联合会正式定义行星之前,行星曾被定义为“一个天体符合:(a) 有足够的质量,能以自身的重力克服刚体力,因此能呈现流体静力平衡的形状(接近圆球体);(b)在轨道上围绕一颗恒星公转,而且不是一颗行星或行星的卫星”。 若依照这种定义,谷神星将会是从太阳系内侧按次序排列的第五颗行星。但是,这个定义并没有被接受,而且一个新定义于2006年8月24日生效:“一颗行星符合(a)和(b),而且必须将邻近轨道上的天体清除”。 根据这样的定义,谷神星就不是一颗行星(因为它在小行星带上的轨道布满了千千万万颗小行星),并且归为“矮行星”(同时还有冥王星和阋神星),但并未说明它是否还是小行星的问题。 天文学里也存在着小行星带彗星这种双重身份的天体,因此也不排除一颗矮行星可以有其它的名称。

谷神星是迄今小行星带中最大的天体,但随着凯柏带及其天体的发现,比谷神星大的天体也随之被找到,包括(28978)小行星(Ixion)、(50000夸奥尔星)(Quaoar)、小行星(Orcus)以及2003 UB313(阋神星)等,而新发现的最远天体(90377)塞德娜星(Sedna)也可能比谷神星大,它可能来自奥特云内层。冥王星有时也会被认为是凯柏带天体。

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