本期目錄
1、穀神星曾經是個骯髒的海洋星球
2、發現土星首顆特洛伊小行星
3、比滅絕恐龍的隕石大200倍的隕石撞擊
1、穀神星曾經是個骯髒的海洋星球
穀神星（Ceres）——小行星帶中最大的天體，如今它已不再被認為是小行星，而是和冥王星一樣被歸入了矮行星。能從小行星升級成矮行星，其中最主要的原因就是它太大了，直徑將近1000公里，而質量更是幾乎佔了整個小行星帶的1/3。
作為距離我們最近的矮行星，天文學家對它一直很感興趣。為此在2007年，NASA還專門發射了「黎明號（Dawn）」探測器。該探測器又名「曙光號」，其首要目的就是對小行星帶中兩個最大的天體——穀神星和灶神星進行近距離探測。幾年後，NASA終於收到了「黎明號」返回的數據。但讓人意外的是，這些數據雖然展示了穀神星的詳細樣貌，但同時也給我們帶來了一個謎團。
無論是引力計算得出的密度，還是針對錶層的光譜探測，這些都表明穀神星的外層地殼包含有大量的水冰。但是另一方面，穀神星的表面布滿了大量的隕石坑，而且非常完整。可是按照我們對冰質地殼的了解，假如穀神星表面富含水冰，那麼在漫長的地質時間裡，隕石坑應該會因為冰的粘性而逐漸鬆弛消失，就像某些氣態行星的冰衛星那樣，表面更加光滑。因此從這點來看，穀神星的表面似乎更符合岩質結構。於是矛盾出現了：一些數據說它表面有很多水，一些數據又說它沒什麼水。所以，穀神星的表面到底是個什麼情況？
2024年9月，一篇發表於《自然·天文學》的文章中，為解決穀神星地殼是否含水的問題，研究人員提出了一個新思路。不同於通常認為的那些特性，冰還有一種特殊的性質：就是當它裡面含有一定雜質時，它的流變性會發生改變。研究人員通過計算機模擬了當穀神星的地殼是由含雜質的冰構成時，它上面的隕石坑將會怎麼變化。
研究人員模擬了三種不同的地殼結構：一種是冰和雜質均勻分布的「均勻地殼」，一種是上下分層密度不同的「分層地殼」，還有一種是密度逐漸變化的「漸變地殼」。結果非常amazing啊！不管是哪種結構的地殼，只要在原始的水冰里加入一點點雜質（≥6%），那麼在大部分情況下，隕石坑都能得到很好的保存。
尤其是第三種「漸變地殼」，它的表現尤為出色。表面附近的冰含量可以達到90%，之後往下含冰量逐漸減小，最終在117公里深處降至為0。該結構在與各種觀測數據相匹配的同時，可以最大限度地保持隕石坑的完整性。
原來，穀神星的表面既不是水冰，也不是岩石。若干億年前，它或許曾像木衛二那樣，是一片汪洋大海，只是這片海並不清澈，更像是一片泥濘骯髒的沼澤。經過億萬斯年，穀神星的海洋逐漸凍結，海中的雜質也被困在了裡面，於是穀神星變成了今天這樣一個含有雜質的冰雪世界。
如果穀神星真是這樣一個冰凍的海洋世界，那麼對天文學家來說這將是一個好消息。因為類似的被冰雪覆蓋的較大天體（比如木衛二、土衛二那種衛星）它們一般都位於外太陽系。相比之下，位於小行星帶的穀神星距離地球並不算遠，這就使它成為未來任務的絕佳目標。
2、發現土星的第一顆特洛伊小行星
很多人認為，太陽系八大行星的軌道上應該乾乾淨淨，沒有其他天體。畢竟，行星的定義其中的一條就是：它已清空自身軌道附近區域。要不然冥王星也不會因為軌道穿越柯伊伯帶而被踢出大行星隊伍。那行星的軌道上就一定沒有其他天體嗎？
其實不然，八大行星中絕大部分行星的軌道上都有著不同數量的小行星。宏觀上看，這些小行星與該行星共享著同一個軌道，並且還不是那種很快就走了的臨時天體。這些小行星往往會長期穩定的存在，它們被稱為「特洛伊小行星（Trojan asteroids）」。
通常來說，大行星依靠自身引力足以清除掉軌道上的任何小天體，除非一種情況，就是這些小天體所處的位置非常特殊，比如拉格朗日點。拉格朗日點是三體問題中的一種引力平衡點，特洛伊小行星位於的正是其中相對穩定的L4和L5點。
所以行星定義中對「清除」一詞做了更詳細的定義：就是對於軌道附近的這些小天體，大行星除了把它們完全吸收或彈走外，也可以把它們變成自己的衛星或者是讓它們圍繞拉格朗日點公轉即可。
比如地球就有兩顆特洛伊小行星（2010 TK7和2020 XL5），數量最多的則是木星，目前已發現的就已經超過了一萬顆。那是不是行星越大，它的特洛伊小行星就越多呢？並不是！天王星也只有兩顆，哪怕是最靠近柯伊伯帶的海王星，它也不過才幾十顆而已，而緊挨木星的土星更是少到一顆都沒有。
然而2024年4月，天文學家通過對一顆2019年發現的小行星（2019 UO14）進行觀測後發現，這顆小行星似乎符合土星特洛伊小行星的條件。
那是一顆直徑15公里的小行星，雖然構成尚不清楚，但推測其可能來自於柯伊伯帶，後來在穿越行星引力地盤時被土星的引力所捕獲。
目前來看，這顆小行星應該是土星的臨時特洛伊小行星。因為它的軌道不是十分穩定，它受土星影響的同時與木星之間也存在一定拉扯。根據軌道計算，該天體在2000年前才成為了土星的特洛伊小行星，之後它會持續大約3000年。也就是說，1000年后土星又會失去這唯一的一顆特洛伊小行星。
同樣是氣態巨行星，為什麼「旱的旱死，澇的澇死」呢？
天文學家認為，這可能和土星與木星之間存在某種特殊的軌道共振有關。這種共振會對土星周圍的區域產生引力擾動，這種擾動使得土星周圍的穩定區域比木星要小得多，因此不利於特洛伊小行星的存在。當然，除此之外可能還有其他因素影響，比如早期的軌道遷移以及天體之間的碰撞等。
3、比滅絕恐龍的隕石大200倍的隕石撞擊
在太陽系形成之初，天體之間的碰撞時有發生。比如通過對月球隕石坑的放射性測年人們發現，大約40億年前，水金地火這幾顆行星都曾經歷過一段猛烈的小行星撞擊，史稱「後期重轟炸期（Late Heavy Bombardment）」。
如果行星上沒生命還好，這種撞擊頂多也就改變下地表樣貌。但是如果生命已經出現，那麼劇烈的撞擊必定會對生命的演化造成影響，輕則左右演化方向，重則終止生命進程。
比如我們知道，當年恐龍滅絕的主要原因就是一顆小行星撞擊了今天墨西哥的尤卡坦半島。據推測，當時那顆小行星的直徑至少超過了10公里，撞擊後釋放的能量相當於200萬顆「沙皇氫彈」。那次撞擊對整個地球的環境帶來了巨大影響，最直接的就是地震、海嘯以及火山爆發等一系列自然災害。同時，由於大量的塵埃被拋射到大氣層中，阻擋了陽光，這就導致全球的氣溫急劇下降，植物無法進行光合作用，整個食物鏈從底層開始崩塌。最終，包括恐龍在內的絕大部分動物都因此滅絕。倘若沒有這顆隕石的話，人類這個物種或許也就不會存在，而今天的地球可能仍然是恐龍的天下。
所以對生命的演化來說，隕石撞擊並不見得全是壞事。它更像是一個攪局者，讓原本循規蹈矩的世界出現了更多可能，這點在生命出現的早期尤為突出。
比如2024年10月，一篇發表在《美國國家科學院院刊》上的文章中，研究人員在南非對距今約32.6億年的一處沉積岩分析後發現，當時的地球經歷了多起大型隕石撞擊事件，其中最猛烈的一次被稱為「S2撞擊事件（The S2 Impact Event）」。今天地球生物的多樣性，可能就源於這次撞擊。
當時的地球還正處於太古宙的古太古代，已有的生命大都還是些古菌那樣的原核生物，而且由於缺乏營養，數量稀少。之後突然有一天，一顆巨型隕石從天而降。這顆隕石異常巨大，可能是導致恐龍滅絕那顆隕石的200倍，大小和4座珠峰相當。
撞擊發生後，地球首先迎來的是一場史無前例的巨大海嘯。海洋被攪得天翻地覆，富含鐵礦物的深層海水被卷了上來。同時，撞擊發生的地方，那裡的地層中恰好也有著豐富的菱鐵礦，這就使得當時海水中的鐵含量突然增加。緊接著，撞擊產生的高溫不但蒸發了部分表層海水，同時也讓隕石攜帶的磷大量釋放到了海洋中。
之前的海水由於缺乏營養，微生物數量稀少。現在，隨著鐵和磷含量的增加，那些以它們為食的微生物終於得以大飽口福，於是放肆繁殖。對於以鐵代謝的微生物來說，它的代謝途徑更為多樣，不但能利用鐵的不同氧化態獲取能量，同時還能和其他元素協同代謝。除此之外，它們在適應環境和生態位方面也有著更多優勢，這就讓生命的形態有了更多可能。
所以，對有些生命來說，這些隕石猶如死神，它們的出現意味著命運的終結；但對有些生命來說，這些隕石更像一顆顆「營養炸彈」，只要你能倖存下來，後面有著享不盡的「榮華富貴」。不管怎樣，此時的地球上，一場波瀾壯闊的生物多樣性演化即將拉開序幕。
[1] Pamerleau, I.F., Sori, M.M. & Scully, J.E.C. An ancient and impure frozen ocean on Ceres implied by its ice-rich crust. Nat Astron (2024).
[2] Man-To Hui, Paul A. Wiegert et al. 2019 UO14: A Transient Trojan of Saturn. arXiv preprint arXiv:2409.19725.
[3] Nadja Drabon, Andrew H. Knoll et al. Effect of a giant meteorite impact on Paleoarchean surface environments and life. Proceedings of the National Academy of Sciences. 121 (44) e2408721121. (2024)
