Μια νέα και ενδελεχής ανάλυση εικόνων υψηλής ανάλυσης και δεδομένων από την αποστολή Dawn της NASA παρείχε τώρα νέες γνώσεις για τον νάνο πλανήτη Ceres, με ενδιαφέρουσες ενδείξεις ότι η Ceres έχει έναν παγκόσμιο υπόγειο αλμυρό ωκεανό και ότι ήταν γεωλογικά ενεργός στο πρόσφατο παρελθόν.
«Η απόδειξη ότι η Δήμητρα έχει μακροχρόνιες δεξαμενές άλμης σε βάθος είναι ένα συναρπαστικό αποτέλεσμα», είπε η Δρ Hannah Sizemore στο Universe Today. Ο Sizemore είναι συν-συγγραφέας σε πέντε από τις επτά εργασίες που δημοσιεύθηκαν αυτήν την εβδομάδα σε διάφορα περιοδικά στο Nature, που περιγράφουν λεπτομερώς τις εξερευνήσεις του Dawn στη Ceres. «Το ότι ένα σώμα με μέγεθος Δήμητρας μπορεί να συγκρατήσει τόσο τη θερμότητα όσο και τα εσωτερικά υγρά κατά την ηλικία του ηλιακού συστήματος σημαίνει ότι τα μικρά σώματα είναι πιο γεωλογικά ενεργά - μπορεί να είναι πιο «κατοικήσιμα» - από ό,τι πιστεύαμε».
Η Dawn ταξίδεψε στη ζώνη των αστεροειδών για να περιφερθεί τόσο στον αστεροειδή Vesta όσο και στον Ceres. Μελέτησε τη Δήμητρα για πάνω από τρεισήμισι χρόνια - από τον Μάρτιο του 2015 έως τον Νοέμβριο του 2018 - μέχρι να εξαντληθεί το καύσιμο ελιγμών υδραζίνης του διαστημικού σκάφους. Στην πλησιέστερη προσέγγιση, το τροχιακό είχε βυθιστεί σε λιγότερο από 22 μίλια (35 χιλιόμετρα) πάνω από την επιφάνεια. Το διαστημόπλοιο εντόπισε συναρπαστικές μορφές εδάφους και χαρακτηριστικά σε όλη τη Δήμητρα που έδειξαν ότι είναι ένας μοναδικός και ποικίλος κόσμος.
Εικόνες του κρατήρα Occator, που φαίνονται με ψεύτικα χρώματα, συγχωνεύτηκαν για να δημιουργήσουν αυτήν την κινούμενη προβολή. Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Μια φωτεινή περιοχή σε έναν κρατήρα που ονομάζεται Occator ήταν από τα πιο σαγηνευτικά χαρακτηριστικά. Οι επιστήμονες της Dawn κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα μυστηριώδη φωτεινά σημεία ήταν το ανθρακικό νάτριο - μια ένωση νατρίου, άνθρακα και οξυγόνου, όπως υπονοήθηκε πριν από περισσότερο από μια δεκαετία από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Οι ενώσεις πιθανότατα προέρχονταν από υγρό που διήθησε μέχρι την επιφάνεια και εξατμίστηκε, αφήνοντας πίσω μια κρούστα αλατιού που ήταν εξαιρετικά ανακλαστική.
Αλλά μέχρι το τέλος της αποστολής, οι επιστήμονες δεν είχαν ακόμη προσδιορίσει από πού προέρχονταν τα υγρά: προέρχονταν από βαθιά μέσα στον πλανήτη νάνο και ανέβηκαν στην επιφάνεια σε μια ηφαιστειακή διαδικασία; Ή μήπως η πρόσκρουση που δημιούργησε τον κρατήρα σχημάτισε ένα ρηχό τήγμα που ξαναπάγωσε για να δημιουργήσει τα φωτεινά χαρακτηριστικά.
Η νέα έρευνα, χρησιμοποιώντας εικόνες και δεδομένα βαρύτητας από το Dawn, υποδηλώνει ότι μπορεί να συνέβησαν και τα δύο.
«Τα δεδομένα βαρύτητας μας λένε ότι υπάρχει πιθανώς μια βαθιά δεξαμενή άλμης - αλμυρού νερού - περίπου 40 χιλιόμετρα κάτω από το Occator», δήλωσε ο Sizemore, ο οποίος είναι ανώτερος επιστήμονας στο Planetary Science Institute. «Μερικά από αυτά τα βαθιά νερά πιθανότατα εξερράγησαν στην επιφάνεια και συνέβαλαν σε φωτεινά σημεία και άλλα χαρακτηριστικά στο Occator».
Από την άλλη πλευρά, συνέχισε ο Sizemore, η ανάλυση με βάση την εικόνα των μεγάλων ροών και των μικρών λόφων μέσα στον κρατήρα υποδηλώνει ότι ρηχά φύλλα λασπώδους τήγματος κρούσης έρρεαν γύρω από το εσωτερικό του κρατήρα.
Αυτό το μωσαϊκό του κρατήρα Occator της Ceres αποτελείται από εικόνες της αποστολής Dawn της NASA που καταγράφηκε στη δεύτερη εκτεταμένη αποστολή της, το 2018. Φωτεινοί λάκκοι και τύμβοι (πρώτο πλάνο) σχηματίστηκαν από αλμυρό υγρό που απελευθερώθηκε καθώς το πλούσιο σε νερό πάτωμα του Occator πάγωσε μετά την πρόσκρουση που σχηματίστηκε κρατήρας πριν από περίπου 20 εκατομμύρια χρόνια. Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/USRA/LPI
«Αυτό δημιούργησε ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά καθώς παγώνονταν ξανά», είπε ο Sizemore. «Και τα δύο είναι συναρπαστικά, γιατί σημαίνει ότι υπήρχαν παροδικές και μακρόβιες πηγές νερού σε αυτήν την περιοχή και εκτεταμένη ανάμειξη. Το υγρό νερό και η ανάμειξη είναι πάντα συναρπαστικά για την αστροβιολογία».
Οι φωτεινοί κωνικοί λόφοι και τα πόμολα είναι παρόμοιοι με μικρούς λόφους πάγου στις πολικές περιοχές της Γης που σχηματίζονται από παγωμένα υπόγεια ύδατα υπό πίεση. Αυτά τα χαρακτηριστικά στο κιβώτιο Occator θα απαιτούσαν την κίνηση του νερού ή/και των ιλύων πάγου για να σχηματιστούν, και αυτή η δραστηριότητα πρέπει να συνεχίστηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά την πρόσκρουση που δημιούργησε τον κρατήρα.
Αλλά αν η Δήμητρα έχει έναν υπόγειο ωκεανό, πώς θα μπορούσε να παραμείνει αρκετά ζεστός για να τον διατηρήσει σε υγρή μορφή, αφού ο νάνος πλανήτης δεν δέχεται παλιρροϊκές δυνάμεις από έναν μεγάλο πλανήτη όπως μερικά από τα φεγγάρια γύρω από τον Κρόνο ή τον Δία;
Αυτό το διάγραμμα δείχνει τη Δήμητρα σε σύγκριση με άλλους ύποπτους ωκεάνιους κόσμους στο ηλιακό σύστημα, συμπεριλαμβανομένου του φεγγαριού του Κρόνου Εγκέλαδος και των φεγγαριών του Δία, Ευρώπη και Καλλιστώ.
Επάνω αριστερά: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA; Επάνω δεξιά: NASA / JPL-Caltech; Κάτω: NASA / JPL
«Το μεγαλύτερο μέρος του υπόγειου ωκεανού της Ceres είναι παγωμένο σήμερα», είπε ο Sizemore σε ένα email, «με σχετικά μικρές ποσότητες υπολειμματικού υγρού. Η συγκράτηση οποιουδήποτε υγρού είναι δύσκολη, δεδομένου ότι δεν συμβαίνει παλιρροϊκή θέρμανση. Πιστεύουμε ότι οι ένυδρες ενώσεις clathrate (υδρό πάγος με αέρια όπως το μεθάνιο παγιδευμένο στο κρυσταλλικό πλέγμα) κάνουν τον φλοιό της Δήμητρας πολύ μονωτικό. Το Clathrates λειτουργεί αποτελεσματικά σαν μια κουβέρτα που επιτρέπει στον νάνο πλανήτη να κρέμεται από τη θερμότητα του εσωτερικού του».
Η Δήμητρα έχει πάνω από 130 από αυτές τις φωτεινές περιοχές, οι περισσότερες μέσα σε κρατήρες πρόσκρουσης. Η παγκόσμια φύση αυτών των φωτεινών περιοχών πρότεινε από νωρίς στους επιστήμονες της Dawn ότι η Δήμητρα είχε ένα υποεπιφανειακό στρώμα πάγου άλμης νερού και οι κρούσεις που σχημάτισαν τους κρατήρες θα είχαν «ξεθάψει» το μείγμα πάγου και αλατιού.
Η Δήμητρα έχει διάμετρο περίπου 600 μίλια (960 km), δίνοντάς της μέγεθος που ισοδυναμεί με το 37% της χερσαίας έκτασης των ηπειρωτικών Ηνωμένων Πολιτειών. Ο κρατήρας Occator έχει πλάτος 57 μίλια (92 χιλιόμετρα) και ο Sizemore είπε ότι τα φωτεινά σημεία μέσα στον κρατήρα σχηματίστηκαν πολύ πιο πρόσφατα, ίσως λιγότερο από 20 εκατομμύρια χρόνια πριν.
Φωτεινό ανακλαστικό υλικό στον κρατήρα Occator της Ceres, που απεικονίστηκε από το διαστημικό σκάφος Dawn της NASA τον Σεπτέμβριο του 2015. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.
Η πιο φωτεινή περιοχή στο κέντρο του κρατήρα, που ονομάζεται Cerealia Facula, βρέθηκε να έχει ενυδατωμένα χλωριούχα άλατα. Σε μια μελέτη με επικεφαλής τη Maria Cristina De Sanctis, αυτή και η ομάδα της διαπίστωσαν ότι καθώς αυτά τα άλατα αφυδατώνονται πολύ γρήγορα, οι άλμη μπορεί να διεισδύουν στην επιφάνεια, υποδεικνύοντας ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν ακόμα αλμυρά υγρά στο εσωτερικό του νάνου πλανήτη. Σε μια άλλη εργασία, ο Andreas Nathues και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι η Ceres υπέστη μια περίοδο κρυοηφαιστειακής δραστηριότητας που ξεκίνησε πριν από περίπου εννέα εκατομμύρια χρόνια, και παρέμεινε μέχρι πολύ πρόσφατα.
Μια άλλη εργασία, που δημοσιεύτηκε από την Britney Schmidt και τους συνεργάτες της στο Nature Geoscience, δείχνει ότι οι τύμβοι και οι λόφοι στον κρατήρα Occator μπορεί να έχουν σχηματιστεί όταν πάγωσαν οι ροές νερού που προκλήθηκαν από κρούση. Αυτό υποδηλώνει ότι οι κρυοϋδρολογικές διεργασίες εκτείνονται πέρα από τη Γη και τον Άρη και ήταν ενεργές στη Δήμητρα στο γεωλογικά πρόσφατο παρελθόν.
«Η Αυγή πέτυχε πολύ περισσότερα από ό,τι ελπίζαμε όταν ξεκίνησε την εξαιρετική εξωγήινη αποστολή της», δήλωσε ο διευθυντής της αποστολής Marc Rayman του Εργαστηρίου Jet Propulsion της NASA στη Νότια Καλιφόρνια. «Αυτές οι νέες συναρπαστικές ανακαλύψεις από το τέλος της μακράς και παραγωγικής αποστολής του είναι ένας υπέροχος φόρος τιμής σε αυτόν τον αξιόλογο διαπλανητικό εξερευνητή».
Η σύλληψη ενός καλλιτέχνη δείχνει το διαστημόπλοιο Dawn της NASA να πετά πάνω από τη Δήμητρα. Αυτή η προβολή ενσωματώνει πραγματικές εικόνες από την αποστολή Dawn. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Μπορείτε να διαβάσετε την πλήρη πλάκα των εγγράφων για το Ceres που δημοσιεύτηκαν αυτήν την εβδομάδα, που θα βρείτε εδώ: https://www.nature.com/collections/agdgfadcag
- Castillo-Rogez, J. C. & Rayman, M. D. Nat. Άστρον. https://doi.
org/10.1038/s41550-020-1031-5 (2020). - De Saints, M. C. et al. Nature 536, 54–57 (2016).
- Nathues, Α. et al. Nat. Άστρον. https://doi.org/10.1038/s41550-
020-1146-8 (2020). - De Sanctis, M. C. et al. Nat. Άστρον. https://doi.org/10.1038/
s41550-020-1138-8 (2020). - Scully, J. E. C. et al. Nat. Κοινός. https://doi.org/10.1038/
s41467-020-15973-8 (2020). - Raymond, C. A. et al. Nat. Άστρον. https://doi.org/10.1038/s41550-
020-1168-2 (2020). - Fu, R. R. et al. Πλανήτης της Γης. Sci. Κάτοικος της Λατβίας. 476, 153–164 (2017).
- Hendrix, A. R. et al. Astrobiology 19, 1–27 (2019).
Πηγές: Ινστιτούτο Πλανητικής Επιστήμης , Φύση, JPL , αλληλογραφία μέσω email με τη Δρ. Hannah Sizemore