在太陽系内,有無數的天體在運行。它們全都有着自己的軌道,但是有些天體會到處亂竄,宇宙中的“車禍”也就在所難免。
太陽系的主要行星都經曆過嚴重的撞擊,比如地球,就在6600萬年前被一顆直徑10公裡的小行星撞擊,導緻了恐龍的滅絕。1994年,蘇梅克-列維9号彗星撞上了木星,也讓我們親眼目睹了恐怖的宇宙災難。不過,由于地球表面有闆塊運動和風化作用,所以很多撞擊坑都逐漸被抹平;木星是氣體巨星,濃厚大氣層和劇烈的風暴可以很快填滿撞擊區域,導緻撞擊坑也消失不見。
太陽系曾經經曆過的那些最恐怖的撞擊,可能都逐漸消失了。不過,科學家最近發現了迄今為止殘留下來最巨大的撞擊結構,同樣來自于一次恐怖的撞擊。這個被撞擊的主角,不是地球或者木星這樣的行星,而是一顆衛星——木衛三。
木衛三是太陽系最大的衛星,直徑達到了5262公裡。除了體積巨大之外,木衛三還有很多特殊之處,也是太陽系唯一擁有磁場的衛星,并且很有可能是太陽系中含有液态水最多的天體,儲水量遠遠超過地球。如今,它的檔案中很可能又要增加一條新的“過人之處”——太陽系最大撞擊結構。
實際上,木衛三的地表結構很早以前就被人們所注意了。在木衛三的表面,有很多邊緣尖銳凸起的溝壑,科學家們一直認為它們是很早以前形成的,當時的木衛三表面還比較脆弱,地表也比較薄,于是在隕石的撞擊下就變成這樣了。
不過,來自神戶大學研究生院的行星學家Naoyuki Hirata領導的團隊在對木衛三進行重新的研究和分析後,給出了不同的看法。他基本同意木衛三遭受過撞擊的說法,但是細節卻有所不同。
為了能夠更好地了解這些地形産生的原因,Hirata等人參考了很多以往的數據。這些數據來源既包括1979年時旅行者号探測器在木星周圍獲得的圖像資料,也包括1995年-2003年期間繞木星對它和它的衛星進行觀測的伽利略号探測器,通過對這些數據的整理,他們有了新的發現。
這些圖像資料都告訴我們,木衛三的地質經曆過非常複雜的曆史變遷。根據結構、特征的不同,它的地表可以分為暗區(Dark Terrain)和亮區(Bright Terrain)。其中,亮區的地表顔色相對較淺,隕石坑也非常少。這意味着它比暗區要更加年輕,就像地球的地表運動一樣,抹平了隕石坑。
(圖片說明:木衛三地表結構示意圖)
而它的暗區則是傷痕累累,隕石坑星羅棋布,甚至有些隕石撞擊的傷痕還沒有“痊愈”,又被隕石撞擊,形成了“套坑”。
研究團隊給這些隕石坑進行了統計,分别标記,然後繪制在他們的木衛三表面示意圖上。就在進行這項工作的時候,他們意外發現:幾乎所有的撞擊結構,都不是以雜亂無序的方式排列的,而是似乎都源自于同一個中心點。也就是說,這些撞擊結構,很可能有同一個來源!
他們進一步測量,發現這些坑谷的跨度可以達到7800公裡,在中心點周圍形成了巨大的同心圓環構造,非常驚人。要知道,木衛三的周長也才隻有大約16500公裡!毫不誇張地說,這個撞擊結構尺度覆蓋了木衛三很大一部分的表面,波及範圍極廣,極有可能是迄今為止人類發現的太陽系最巨大撞擊結構。
(圖片說明:研究小組模拟的撞擊過程動畫)
接下來,他們的工作就是解釋一下:如此驚人的撞擊結構到底是怎麼形成的?
研究小組進行了各種情況下的模拟,最終認為:這次撞擊大約發生于40億年前,也就是太陽系的後期重轟炸期。這段時期,太陽系的很多天體都剛剛形成,整個太陽系也并不穩定。由于木星和土星軌道的變化,導緻太陽系内小天體亂竄,引發一系列恐怖的撞擊事件,月球也很有可能是這個時期撞擊形成的。
由于木星引力強大,很多小天體也被迫撞擊木星系。就在這個時候,年輕的木衛三不幸成為了擋箭牌,承受了一顆直徑達150公裡的小行星的撞擊。這顆小行星的直徑,是毀滅恐龍的那顆小行星的15倍,十分巨大。而且,它的撞擊速度高達每秒20公裡,巨大的動量帶來了毀滅性的破壞力,于是給木衛三留下了這個恐怖的傷痕。
這個推測還是比較合理的,因為木星的另一顆衛星——木衛四也在同一時期遭受過嚴重的撞擊,形成了巨大的瓦爾哈拉撞擊坑。這個撞擊坑被認為形成于20-40億年前,直徑達到了3800公裡,是目前确認的太陽系最大撞擊結構。如果木衛三的這個撞擊結構被認可,那麼它就要退居第二了。除了它們之外,另一個最巨大的撞擊結構就是直徑3300公裡的火星烏托邦平原,也就是我國天問一号火星車可能降落的位置。
就像我們剛才說的,木衛三的這個撞擊結構,目前還隻是可能成為迄今為止人類發現最大的一個。它的真正身份,還有待确認。現在,NASA的朱諾号探測器正在繞木星進行探索,如果它在完成主要目标的同時還有時間回望一眼木衛三,或許會對這項研究有所幫助。
(圖片說明:朱諾号在2019年12月26日對木衛三北極進行的紅外波段拍攝)
即使朱諾号不觀察木衛三,我們也還有另一個探測器可以依賴,那就是歐洲航天局的木星冰衛星探測器(Jupiter Icy Moon Explorer,JUICE)。根據計劃,它将會在2022年發射升空,其主要任務就是對木星的衛星進行探索,木衛三自然是它要重點研究的對象之一,它更有希望揭示木衛三的秘密。
可以肯定,40億年前的後期重轟炸期對于太陽系形成今天的結構有着至關重要的作用,但留在地球等行星表面的證據已經逐漸被銷毀。如果木衛三和木衛四都保留了僅有的證據,那麼對于我們了解這個時期有着重要的意義。随着這些秘密逐漸被破解,我們也将揭開那段時期的神秘面紗,見證太陽系最殘暴、最黑暗、最混亂的年代。
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