穀神星（Ceres）上面的神秘光斑會是什麼原因造成的？

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感謝日報推薦和知友關注。必須要澄清一下，我和NASA一點關係都沒有，只是使用項目科學數據做研究。這些數據很快（NASA規定半年以內）都會完全公開在網上，所以你也可以使用。這個模式就好比某寶上的商家，開了個網店，但是你不會問他：你們是某寶嗒？但是他們需要遵守某寶的相關規定。一個意思。

－－－－－－－－－－以下是原答案的分割線－－－－－－－－－－－

專門給我準備的問題吧？Dawn的科學團隊里好像除了我沒有會說中文逛知乎的了。先說個故事吧。

這是使用哈勃望遠鏡的數據合成的穀神星的表面亮度圖，是我博士論文的一部分，發表在2006年的一篇文章里。紅色表示相對比較亮的區域，藍色表示相對比較暗的區域。不要問我這些亮暗的區域表示什麼是什麼原因，因為我可以很負責任的告訴你到目前為止還沒人知道。

今年一月中旬Dawn開始接近穀神星的時候，我一直在對比哈勃的圖和Dawn的圖像是否一致。十年前的結果現在被檢驗，不能怠慢。二月份的時候，注意到這個超亮的亮點，非常迷惑，怎麼HST圖像里沒有注意到它？立刻把從前的哈勃數據和亮度圖翻出來對照，發現確實沒有這麼亮的點。（順便說一下，這個亮點並非一樓答主哈勃圖像里的那個亮點，而是在穀神星上不同的位置，下文會說。）莫非是一不小心發現了穀神星上的火山噴發？這可是一個Science/Nature級別的發現，做科研的人都明白。

然而並非如此。更細緻的分析發現，之所以哈勃圖像里這個亮點沒有出現，完全是因為圖像解析度太低的原因。這個亮點的大小只有4公里，在哈勃圖像的近百公里的解析度下，非常不起眼。它在哈勃的圖像里只是一個比背景稍微亮一點的小亮斑，圖中標5的位置，而哈勃看到的最亮的亮點是標1的位置，另外一個比較大的相對較亮的區域是標2的區域。

所以任何天體或任何天體上的某個區域要想顯得亮，必須既要夠亮又要夠大，還要夠近。

隨著Dawn慢慢靠近穀神星，圖像解析度越來越高，這個亮點也顯得越來越亮。下面這幅圖是使用1.4km解析度的數據合成的穀神星表面亮度圖。可以看到穀神星表面的亮暗分布和從前的哈勃亮度圖吻合的很好，所以我的學位還不至於被吊銷。

下面的圖是目前質量最好的亮點的照片，像素大小仍然是1.4 km。可以看到這個亮點有很複雜的結構，有很多較小的點組成。

那麼這個亮點是什麼原因造成的？讓人失望的答案：不清楚，只有幾個比較靠譜的猜測。至於不靠譜的或者開腦洞的答案大家可以去網上搜，還可以參加投票支持你喜歡的觀點：http://www.jpl.nasa.gov/dawn/world_ceres/# NASA的網站，可能需要翻牆。

亮點其實並非像它在圖像里給人感覺的這麼亮。之所以覺得很亮，是因為穀神星表面是在太黑了，而亮點比周圍背景要亮4-5倍。如果用反照率表示穀神星和亮點的亮度，那麼穀神星是0.09，亮點是0.4-0.5。相比之下，月球的月海反照率是0.1，高地是0.2，可以在最亮的時候勉強用肉眼看到的小行星灶神星的反照率是0.4。而太陽系中最亮的、表面主要由新鮮的微小冰晶組成的土衛二Enceladus的反照率是1.3，這才是亮瞎了的感覺。

不排除這個亮點是水冰的可能性，但是可能性很小。因為在穀神星上這個亮點位置的溫度應該在230-250開爾文（－40到－20攝氏度）左右。水冰在這個溫度下的真空環境里會迅速揮發，不會穩定存在。所以如果這個亮點是水冰，那麼必然意味著在這個亮點之下有水（冰）源持續提供新的冰層。這其中的意義重大，不展開了。

另外一個可能性是鹽礦。地球上的例子是鹽湖周圍的亮晶晶的大面積的鹽粒覆蓋的區域。通過在多個波段的照片得到的顏色分析，這個亮點的顏色接近某些鹽礦的顏色。如果最後證實是鹽，那麼將意味著溶解有鹽質的液態水曾經到達過穀神星表面。這其中的意義也很重大，同樣不展開了。

其他的可能性，如冰火山的噴發，水蒸氣這樣的動態事件等等應該很小，因為沒有觀察到這個亮點的任何變化。而其他的比較亮的礦物的可能性也不能排除。

對於這個亮點的成分的終極結果會需要Dawn上搭載的成像光譜儀以及伽馬射線和中子譜儀的數據。這些數據目前還在採集和分析中。同時，Dawn前幾天剛剛到達980公里高度的軌道上，開始採集解析度為100米左右的圖像以及250米左右的光譜數據。今年年底會到達500公里高度軌道，開始採集伽馬射線和中子譜數據，圖像和光譜解析度也會再提高一倍。從這些數據里會得到很多關於穀神星表面地質演化的結果。綜合所有的數據，將會給出關於這個亮點的最終答案。

最後提一下，因為這個亮點對應於穀神星哈勃亮度圖裡的5號區域，我們一開始就叫這個亮點「5號區域」或者「5號亮點」，是不是很神秘的樣子？現在呢，那個隕石坑被正式命名為Occator，所以亮點就被叫成了Occator亮點，呃，俗了。

先說目前猜測的結論：估計是冰 or 裸露的金屬礦床等高反射率特徵。

穀神星上的光斑在2004年就發現了。當時是哈勃拍攝的照片上發現了單一的亮斑。可是解析度太低，所以無法確認究竟是什麼。

*HST拍攝的穀神星亮斑

今年黎明號抵達穀神星以後終於可以近距離拍攝照片了。於是就拍到了下面的照片：

*Dawn拍攝的亮點皂片。可以看出來，亮點位於一個巨大的隕石坑裡，而且其實是兩個，周遭還有很多小亮點。

大多數人對於亮點究竟是什麼這點，第一反應一般會認為是一個活火山的熔岩池。畢竟這麼大一團亮斑，又位於一個看起來像是火山口的結構里，很容易讓人感覺這就是個熔岩池了。在拍到這些照片之後，NASA曾經做過一個關於這個亮點究竟是什麼的網路調查，不少人相信這個亮點是火山口。

但其實未必呢。如果真的是火山口，就意味著這個亮斑的光源是自發的，而不是反射的。同時，熔岩的溫度會很高，在紅外波段很容易看出來他的溫度比周遭的東西熱很多。

穀神星一直在自轉。如果亮點的光源是自發的，那麼當他轉到穀神星的黑夜時，我們仍然可以看到他在發光--並且光度不減。這很好驗證，

*Dawn拍攝的光斑通過晝夜分界線時的連續照片。可以看到光斑進入黑夜以後亮度迅速下降

如上圖所示，光斑的亮度在進入黑夜以後迅速減弱。所以這些光斑並不能自發光，故此其是是反射特徵。

至於究竟是什麼在反射光線，就比較難判斷了。因為Dawn目前的軌道比較高，故此能用的線索只有反照率這一點。根據目前測得的反照率，比較大的可能性是光滑的冰面--雖然測定到的反照率與冰有偏差。巨大的鹽池也有可能（可能是藏在穀神星內部的鹽礦被撞擊出來。也可能是鹽水被冰火山噴出地表，之後水揮發到太空中，留下鹽凝結在表面，類似玻利維亞的烏尤尼鹽湖）。露天金屬礦床也有可能。現在猜測最有可能的是鋁。

按照計劃，Dawn將會在今年（2015年）12月將高度降低到非常接近穀神星的程度。這時候就可以使用儀器較好的分析光斑的本質了。

*Reference：
Cruise Over Ceres in New Video
Bright Spots Shine in Newest Dawn Ceres Images
Ceres Spots Continue to Mystify in Latest Dawn Images
What on Ceres are those bright spots?

已經確定了，是巨大的鹽質盆地http://www.abc.net.au/science/audio/2015/12/16/4372765.htm