ο Ζώνη αστεροειδών είναι ένα αρκετά ενδιαφέρον μέρος. Εκτός από το ότι περιέχει μεταξύ 2,8 και 3,2 εκατομμυρίων μετρικούς τόνους ύλης, η περιοχή φιλοξενεί επίσης πολλούς δευτερεύοντες πλανήτες. Ο μεγαλύτερος από αυτούς, γνωστός ως Δήμητρα, δεν είναι μόνο ο μεγαλύτερος μικρότερος πλανήτης στο Εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα, αλλά και το μόνο σώμα σε αυτήν την περιοχή που έχει χαρακτηριστεί ως «πλανήτης νάνος» από τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση (IAU).
Λόγω του μεγέθους και του σχήματός της, όταν παρατηρήθηκε για πρώτη φορά, η Δήμητρα θεωρήθηκε πλανήτης. Ενώ αυτή η πεποίθηση έχει από τότε αναθεωρηθεί, η Δήμητρα είναι μόνη μεταξύ των αντικειμένων στη Ζώνη των Αστεροειδών, καθώς είναι το μόνο αντικείμενο αρκετά μεγάλο ώστε να έχει γίνει σφαιρικό. Και όπως οι περισσότεροι από τους νάνους πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος, η κατάστασή του παραμένει αμφιλεγόμενη και οι γνώσεις μας γι' αυτό είναι περιορισμένες.
Ανακάλυψη και ονομασία:
Η Ceres ανακαλύφθηκε από τον Giuseppe Piazzi την 1η Ιανουαρίου 1801, ενώ έψαχνε για ζωδιακά αστέρια. Ωστόσο, η ύπαρξη της Δήμητρας είχε προβλεφθεί δεκαετίες πριν από τον Johann Elert Bode, έναν Γερμανό αστρονόμο που υπέθεσε ότι έπρεπε να υπήρχε ένας πλανήτης μεταξύ του Άρη και του Δία. Η βάση για αυτήν την υπόθεση ήταν ο πλέον ανενεργός νόμος Bode-Titus, ο οποίος προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Johann Daniel Titius το 1766.
Αυτός ο νόμος έλεγε ότι υπήρχε ένα κανονικό μοτίβο στους ημι-κύριους άξονες των τροχιών γνωστών πλανητών, η μόνη εξαίρεση του οποίου ήταν το μεγάλο χάσμα μεταξύ του Άρη και του Δία. Σε μια προσπάθεια να το λύσει αυτό, το 1800, ο Γερμανός αστρονόμος Φραντς Ξάβερ φον Ζαχ έστειλε αιτήματα σε είκοσι τέσσερις έμπειρους αστρονόμους (που ονομάστηκαν «Ουράνια Αστυνομία») να συνδυάσουν τις προσπάθειές τους για τον εντοπισμό αυτού του εξαφανισμένου πλανήτη.
Σύγκριση εικόνων HST και Dawn FC της Ceres που ελήφθησαν με διαφορά σχεδόν 11 ετών. Πίστωση: NASA.
Ένας από αυτούς τους αστρονόμους ήταν ο Giuseppe Piazzi στην Ακαδημία του Παλέρμο, ο οποίος είχε κάνει την ανακάλυψη λίγο πριν φτάσει η πρόσκλησή του να συμμετάσχει στην ομάδα. Τη στιγμή της ανακάλυψής του, το μπέρδεψε για έναν κομήτη, αλλά οι επόμενες παρατηρήσεις τον οδήγησαν να δηλώσει ότι θα μπορούσε να είναι κάτι περισσότερο. Μοιράστηκε επίσημα τις παρατηρήσεις του με φίλους και συναδέλφους μέχρι τον Απρίλιο του 1801 και έστειλε τις πληροφορίες στον von Zach για να δημοσιευθούν τον Σεπτέμβριο.
Δυστυχώς, λόγω της αλλαγής της στη φαινομενική της θέση, η Δήμητρα ήταν πολύ κοντά στη λάμψη του Ήλιου για να είναι ορατή στους αστρονόμους. Μόλις στα τέλη του έτους θα ξαναβλέπονταν, σε μεγάλο βαθμό χάρη στον Γερμανό αστρονόμο Carl Freidrich Gauss και τις προβλέψεις που έκανε για την τροχιά του. Στις 31 Δεκεμβρίου, ο von Zach και ο συνάδελφός του Heinrich W.M. Ο Olbers βρήκε τη Ceres κοντά στη θέση που είχε προβλέψει ο Gauss, και έτσι την ανέκτησε.
Ο Piazzi αρχικά πρότεινε να ονομάσει την ανακάλυψή του Cerere Ferdinandea, από τη ρωμαϊκή θεά της γεωργίας Cerere (Cerere στα ιταλικά) και τον βασιλιά Φερδινάνδο της Σικελίας. Το όνομα Φερδινάνδος εγκαταλείφθηκε σε άλλα έθνη, αλλά η Ceres διατηρήθηκε τελικά. Η Ceres ονομαζόταν επίσης Ήρα για ένα μικρό χρονικό διάστημα στη Γερμανία. ενώ στην Ελλάδα εξακολουθεί να ονομάζεται Δήμητρα από το ελληνικό αντίστοιχο της ρωμαϊκής θεάς Ceres.
Ταξινόμηση:
Η ταξινόμηση της Ceres έχει αλλάξει περισσότερες από μία φορές από την ανακάλυψή της και παραμένει αντικείμενο διαμάχης. Για παράδειγμα, ο Johann Elert Bode –σύγχρονος του Piazzi– πίστευε ότι η Ceres ήταν ο «αγνοούμενος πλανήτης» που είχε προτείνει να υπάρχει μεταξύ του Άρη και του Δία. Η Ceres έλαβε ένα πλανητικό σύμβολο και παρέμεινε στη λίστα ως πλανήτης σε βιβλία και πίνακες αστρονομίας (μαζί με2 Pallas, 3 Juno,και 4 Vesta ) μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα.
Ceres σε σύγκριση με αστεροειδείς που έχουν επισκεφθεί μέχρι σήμερα, συμπεριλαμβανομένης της Vesta, του στόχου χαρτογράφησης της Dawn το 2011. Πιστώσεις: NASA/ESA/Paul Schenck.
Καθώς ανακαλύφθηκαν άλλα αντικείμενα στη γειτονιά της Ceres, έγινε αντιληπτό ότι η Ceres αντιπροσώπευε το πρώτο μιας νέας κατηγορίας αντικειμένων. Το 1802, με την ανακάλυψη του2 Παλλάς, ο William Herschel επινόησε τον όροαστεροειδής('αστεροειδές') για αυτά τα σώματα.Ως το πρώτο τέτοιο σώμα που ανακαλύφθηκε, η Ceres ονομάστηκε1 Δήμητρακάτω από το σύγχρονο σύστημα ονομασιών δευτερευόντων πλανητών.
Μέχρι τη δεκαετία του 1860, η ύπαρξη μιας θεμελιώδους διαφοράς μεταξύ αστεροειδών όπως η Δήμητρα και των μεγάλων πλανητών ήταν ευρέως αποδεκτή, αν και ποτέ δεν διατυπώθηκε ακριβής ορισμός του «πλανήτη». Η συζήτηση του 2006 γύρω από την Έριδα, τον Πλούτωνα και το τι συνιστά πλανήτη οδήγησε στο να θεωρηθεί η Δήμητρα να επαναταξινομηθεί ως πλανήτης.
Ο ορισμός που υιοθετήθηκε στις 24 Αυγούστου 2006 έφερε τις απαιτήσεις ότι ένας πλανήτης έχει επαρκή μάζα για να υποθέσει υδροστατική ισορροπία , είναι σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι και όχι δορυφόρος, και έχουν καθαρίσει τη γειτονιά γύρω από την τροχιά του. Ως έχει, η Δήμητρα δεν κυριαρχεί στην τροχιά της, αλλά τη μοιράζεται με τους χιλιάδες άλλους αστεροειδείς και αποτελεί μόνο περίπου το ένα τρίτο της μάζας της Ζώνης των Αστεροειδών. Σώματα όπως η Δήμητρα που πληρούσαν ορισμένα από αυτά τα προσόντα, αλλά όχι όλα, ταξινομήθηκαν ως «νάνοι πλανήτες».
Εκτός από τη διαμάχη γύρω από τη χρήση αυτού του όρου, υπάρχει επίσης το ερώτημα εάν η ιδιότητα της Ceres ως πλανήτης νάνος σημαίνει ότι δεν μπορεί πλέον να θεωρείται αστεροειδής. Η απόφαση της IAU του 2006 δεν εξέτασε ποτέ εάν η Ceres είναι αστεροειδής ή όχι. Στην πραγματικότητα, η IAU δεν όρισε ποτέ καθόλου τη λέξη «αστεροειδές», αφού προτίμησε τον όρο «μικρός πλανήτης» μέχρι το 2006, και τους όρους «μικρό σώμα Ηλιακού Συστήματος» και «πλανήτης νάνος» στη συνέχεια.
Μέγεθος, μάζα και τροχιά:
Οι πρώτες παρατηρήσεις της Ceres ήταν σε θέση να υπολογίσουν το μέγεθός της μόνο εντός μιας τάξης μεγέθους. Το 1802, ο Άγγλος αστρονόμος William Herschel υποτίμησε τη διάμετρό του ως 260 km, ενώ το 1811 ο Johann Hieronymus Schröter την υπερεκτίμησε ως 2.613 km. Οι τρέχουσες εκτιμήσεις τοποθετούν τη μέση ακτίνα του στα 473 km και τη μάζα του σε περίπου 9,39 × 10είκοσιkg (το ισοδύναμο με 0,00015 Γη ή 0,0128 Φεγγάρια).
Σύγκριση μεγεθών Vesta, Eros και Ceres. Πίστωση: NASA/JPL
Με αυτή τη μάζα, η Δήμητρα αποτελεί περίπου το ένα τρίτο της εκτιμώμενης συνολικής μάζας της ζώνης των αστεροειδών (η οποία με τη σειρά της είναι περίπου το 4% της μάζας της Σελήνης). Τα επόμενα μεγαλύτερα αντικείμενα είναι το Vesta, το Pallas και το Hygiea, τα οποία έχουν μέση διάμετρο άνω των 400 km και μάζες 2,6 x 10είκοσικιλά, 2,11 x 10είκοσικιλά και 8,6 × 1019κιλά αντίστοιχα. Η μάζα της Δήμητρας είναι αρκετά μεγάλη ώστε να της δώσει ένα σχεδόν σφαιρικό σχήμα, κάτι που την καθιστά μοναδική ανάμεσα σε αντικείμενα και δευτερεύοντες πλανήτες στη Ζώνη των Αστεροειδών.
Η Δήμητρα ακολουθεί μια ελαφρώς κεκλιμένη και μέτρια έκκεντρη τροχιά, που κυμαίνεται από 2,5577 AU (382,6 εκατομμύρια km) από τον Ήλιο στο περιήλιο και 2,9773 AU (445,4 εκατομμύρια km) στο αφήλιο. Έχει μια τροχιακή περίοδο 1.680 γήινων ημερών (4,6 χρόνια) και χρειάζονται 0,3781 γήινες ημέρες (9 ώρες και 4 λεπτά) για να ολοκληρώσει μια αστρική περιστροφή.
Σύνθεση και ατμόσφαιρα:
Με βάση το μέγεθος και την πυκνότητά του (2,16 g/cm³), η Δήμητρα πιστεύεται ότι διαφοροποιείται μεταξύ ενός βραχώδους πυρήνα και ενός παγωμένου μανδύα. Με βάση στοιχεία που παρέχονται από το Τηλεσκόπιο Keck το 2002 , ο μανδύας υπολογίζεται ότι έχει πάχος 100 km και περιέχει έως και 200 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα νερού – το οποίο είναι περισσότερο γλυκό νερό από ό,τι υπάρχει στη Γη. Τα υπέρυθρα δεδομένα στην επιφάνεια υποδηλώνουν επίσης ότι η Δήμητρα μπορεί να έχει έναν ωκεανό κάτω από τον παγωμένο μανδύα της.
Εάν αληθεύει, είναι πιθανό ότι αυτός ο ωκεανός θα μπορούσε να φιλοξενεί μικροβιακή εξωγήινη ζωή, παρόμοια με ό,τι έχει προταθεί για Μάρτιος , Τιτάν , Ευρώπη και Εγκέλαδος . Έχει υποτεθεί περαιτέρω ότι η εκτίναξη από τη Δήμητρα θα μπορούσε να είχε στείλει μικρόβια στη Γη στο παρελθόν.
Άλλα πιθανά συστατικά της επιφάνειας περιλαμβάνουν ορυκτά αργίλου πλούσια σε σίδηρο (cronstedtite) και ανθρακικά ορυκτά (δολομίτης και σιδρίτης), τα οποία είναι κοινά ορυκτά σε ανθρακούχο χονδρίτη μετεωρίτες. Η επιφάνεια της Δήμητρας είναι σχετικά ζεστή, με τη μέγιστη θερμοκρασία να εκτιμάται ότι θα φτάσει περίπου τους 235 Κ (-38 °C, -36 °F) όταν ο Ήλιος είναι πάνω από το κεφάλι.
Υποθέτοντας την παρουσία επαρκούς αντιψυκτικού (όπως αμμωνία), ο πάγος του νερού θα γίνει ασταθής σε αυτή τη θερμοκρασία. Ως εκ τούτου, είναι πιθανό ότι η Δήμητρα μπορεί να έχει μια αδύναμη ατμόσφαιρα που προκαλείται από την εξάτμιση αερίων από τον πάγο νερού στην επιφάνεια. Η ανίχνευση σημαντικών ποσοτήτων h ιόντα υδροξειδίου κοντά στον βόρειο πόλο της Ceres , που είναι προϊόν διάστασης υδρατμών από την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία, είναι μια άλλη ένδειξη αυτού.
Ωστόσο, μόνο στις αρχές του 2014 αρκετοί τοπικές πηγές υδρατμών μεσαίου γεωγραφικού πλάτους εντοπίστηκαν στη Δήμητρα. Πιθανοί μηχανισμοί για την απελευθέρωση ατμών περιλαμβάνουν την εξάχνωση από τον εκτεθειμένο επιφανειακό πάγο (όπως με τους κομήτες), τις κρυοηφαιστειακές εκρήξεις που προκύπτουν από την εσωτερική θερμότητα και την υποεπιφανειακή πίεση. Ο περιορισμένος όγκος δεδομένων υποδηλώνει ότι η εξάτμιση είναι πιο συνεπής με την εξάχνωση σε στυλ κομήτη.
Προέλευση:
Υπάρχουν πολλές θεωρίες σχετικά με την προέλευση της Δήμητρας. Από τη μία πλευρά, πιστεύεται ευρέως ότι η Δήμητρα είναι ένας επιζών πρωτοπλανήτης που σχηματίστηκε πριν από 4,57 δισεκατομμύρια χρόνια στη Ζώνη των Αστεροειδών. Σε αντίθεση με άλλους πρωτοπλανήτες του εσωτερικού Ηλιακού Συστήματος, η Δήμητρα δεν συγχωνεύθηκε με άλλους για να σχηματίσει έναν επίγειο πλανήτη και απέφυγε να εκτιναχθεί από το Ηλιακό Σύστημα από τον Δία. Ωστόσο, υπάρχει μια εναλλακτική θεωρία που προτείνει ότι η Δήμητρα σχηματίστηκε στη ζώνη Kuiper και αργότερα μετανάστευσε στη ζώνη των αστεροειδών.
Η γεωλογική εξέλιξη της Δήμητρας εξαρτάται από τις πηγές θερμότητας που ήταν διαθέσιμες κατά τη διάρκεια και μετά τον σχηματισμό της, οι οποίες θα προέκυπταν από την τριβή από την πλανητική προσαύξηση και την αποσύνθεση διαφόρων ραδιονουκλεΐδια . Αυτά πιστεύεται ότι ήταν επαρκή για να επιτρέψουν στη Δήμητρα να διαφοροποιηθεί σε βραχώδη πυρήνα και παγωμένο μανδύα αμέσως μετά τον σχηματισμό του. Αυτή η παγωμένη επιφάνεια θα είχε σταδιακά εξαχνωθεί, αφήνοντας πίσω διάφορα ενυδατωμένα ορυκτά όπως ορυκτά αργίλου και ανθρακικά.
Σήμερα, η Δήμητρα φαίνεται να είναι ένα γεωλογικά ανενεργό σώμα, με μια επιφάνεια σμιλεμένη μόνο από κρούσεις. Η παρουσία σημαντικών ποσοτήτων υδάτινου πάγου στη σύνθεσή του είναι αυτό που οδήγησε τους επιστήμονες στο πιθανό συμπέρασμα ότι η Δήμητρα έχει ή είχε ένα στρώμα υγρού νερού στο εσωτερικό της.
Εξερεύνηση:
Μέχρι πρόσφατα, πολύ λίγες άμεσες παρατηρήσεις είχαν γίνει για τη Δήμητρα και λίγα ήταν γνωστά για τα επιφανειακά χαρακτηριστικά της. Το 1995, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble κατέγραψε εικόνες υψηλής ανάλυσης που έδειχναν ένα σκοτεινό σημείο στην επιφάνεια που πιστεύεται ότι ήταν κρατήρας – και το παρατσούκλι «Piazzi» από τον ιδρυτή του.
Οι εγγύς υπέρυθρες εικόνες που λήφθηκαν από το τηλεσκόπιο Keck το 2002 έδειξαν πολλά φωτεινά και σκοτεινά χαρακτηριστικά που κινούνται με την περιστροφή της Ceres. Δύο από τα σκοτεινά χαρακτηριστικά είχαν κυκλικά σχήματα και υποτίθεται ότι ήταν κρατήρες. Το ένα αναγνωρίστηκε ως το χαρακτηριστικό «Piazzi», ενώ το άλλο είχε μια φωτεινή κεντρική περιοχή. Το 2003 και το 2004, λήφθηκαν εικόνες ορατού φωτός από Hubble κατά τη διάρκεια μιας πλήρους περιστροφής που έδειξε 11 αναγνωρίσιμα επιφανειακά χαρακτηριστικά, η φύση των οποίων είναι ακόμη αδιευκρίνιστη.
Με την έναρξη του Αποστολή της αυγής , με την οποία η NASA σκοπεύει να διεξαγάγει μια σχεδόν δεκαετή μελέτη για τη Δήμητρα και τη Βέστα, έχουν μάθει πολλά περισσότερα για αυτόν τον νάνο πλανήτη. Για παράδειγμα, μετά την επίτευξη τροχιάς γύρω από τον αστεροειδή τον Μάρτιο του 2015, η Dawn αποκάλυψε μεγάλος αριθμός επιφανειακών κρατήρων με χαμηλό ανάγλυφο, που δείχνει ότι σηματοδοτούν μια σχετικά μαλακή επιφάνεια, πιθανότατα από πάγο νερού.
Αρκετά φωτεινά σημεία έχουν επίσης παρατηρηθεί απόΑυγή, το πιο φωτεινό από τα οποία ('Σημείο 5') βρίσκεται στη μέση ενός κρατήρα μήκους 80 χιλιομέτρων (50 μίλια) που ονομάζεται Occator . Αυτά τα φωτεινά χαρακτηριστικά έχουν albedo περίπου 40%που προκαλούνται από μια ουσία στην επιφάνεια, πιθανώς πάγος ή άλατα, αντανακλώντας το φως του ήλιου. Μια ομίχλη εμφανίζεται περιοδικά πάνω από το σημείο 5 , υποστηρίζοντας την υπόθεση ότι κάποιο είδος εξάχνωσης ή εξάχνωσης πάγου σχημάτισε τα φωτεινά σημεία.
Το διαστημόπλοιο Dawn σημείωσε επίσης την παρουσία ενός πανύψηλου Βουνό ύψους 6 χιλιομέτρων (4 μίλια ή 20.000 πόδια) στις αρχές Αυγούστου 2015. Αυτό το βουνό, το οποίο έχει περίπου πυραμιδικό σχήμα και προεξέχει πάνω από κατά τα άλλα ομαλό έδαφος, φαίνεται να είναι το μόνο βουνό του είδους του στη Δήμητρα.
Όπως τόσα πολλά ουράνια σώματα στο Ηλιακό μας Σύστημα, η Δήμητρα είναι ένα μυστήριο που οι επιστήμονες και οι αστρονόμοι εργάζονται για να ξετυλίξουν σιγά σιγά. Με τον καιρό, η εξερεύνηση αυτού του κόσμου πιθανότατα θα μας διδάξει πολλά για την ιστορία και την εξέλιξη του Ηλιακού μας Συστήματος και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει στην ανακάλυψη ζωής πέρα από τη Γη.
Έχουμε πολλά ενδιαφέροντα άρθρα για τη Δήμητρα εδώ στο Universe Today. Για παράδειγμα, εδώ είναι μερικά άρθρα για τα πολλά φωτεινά σημεία αιχμαλωτίστηκε από τον Ανιχνευτής αυγής , και τι πιθανόν να είναι .
Και εδώ είναι μερικά άρθρα σχετικά με το Ζώνη αστεροειδών και Γιατί δεν είναι πλανήτης .
Για περισσότερες πληροφορίες, ρίξτε μια ματιά στη NASA Αυγή – Ceres και Vesta και Νάνοι Πλανήτες: Επισκόπηση .