I mars 2015 , anlände NASA:s Dawn-uppdrag runt Ceres, en protoplanet som är det största föremålet i Asteroidbältet. Tillsammans med Vesta, denGryningUppdraget försöker karakterisera förhållandena och processerna i det tidiga solsystemet genom att studera några av dess äldsta objekt. En sakGryninghar bestämt sedan dess ankomst är att vattenförande mineraler är utbredda på Ceres, en indikation på att protoplaneten en gång hade ett globalt hav.
Naturligtvis har detta väckt många frågor, som vad som hände med detta hav, och kan Ceres fortfarande ha vatten idag? Mot detta syfte genomförde Dawn uppdragsteamet nyligen två studier som kastade lite ljus över dessa frågor. Medan den före detta använde gravitationsmätningar för att karakterisera det inre av protoplaneten, den senare försökte bestämma dess inre struktur genom att studera dess topografi.
Den första studien, med titeln ' Begränsningar för Ceres interna struktur och evolution från dess form och gravitation mätt medGryningrymdskepp ', publicerades nyligen iJournal of Geophysical Research. Under ledning av Anton Ermakov, en postdoktor vid JPL, bestod laget också av forskare från NASA:s Goddard Space Flight Center, German Aerospace Center, Columbia University, UCLA och MIT.
Ceres. som avbildats av NASA Dawn-sonden. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Tillsammans förlitade sig teamet på gravitationsmätningar av protoplaneten, somGryningsonden har samlats sedan den etablerade en bana runt Ceres. Använda Deep Space Network För att spåra små förändringar i rymdfarkostens bana kunde Ermakov och hans kollegor utföra form- och gravitationsdatamätningar av Ceres för att bestämma den interna strukturen och sammansättningen.
Vad de fann var att Ceres visar tecken på att vara geologiskt aktiv; om inte idag, än förvisso under det senaste förflutna. Detta indikeras av närvaron av tre kratrar – Occator, Kerwan och Yalode – och Ceres enda höga berg, Ahuna Mons. Alla dessa är förknippade med 'gravitationsanomalier', vilket hänvisar till skillnader mellan hur forskare har modellerat Ceres gravitation och vadGryningobserverade på dessa fyra platser.
Teamet drog slutsatsen att dessa fyra egenskaper och andra enastående geologiska formationer därför är indikationer på kryovulkanism eller strukturer under ytan. Dessutom fastställde de att jordskorpans densitet var relativt låg, och var närmare den för is än fast sten. Detta var emellertid oförenligt med a tidigare studie utförs avGryninggästutredare Michael Bland från U.S. Geological Survey.
Blands studie, som publicerades iNaturgeovetenskaptillbaka 2016, indikerade att is sannolikt inte kommer att vara den dominerande komponenten i Ceres starka skorpa, på grund av att den är för mjuk. Naturligtvis väcker detta frågan om hur jordskorpan kan vara lätt som is när det gäller densitet, men också mycket starkare. För att svara på detta försökte det andra laget modellera hur Ceres yta utvecklades över tiden.
Gravitationsmätningar av Ceres, som gav tips om dess inre struktur. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Deras studie, med titeln ' Ceres inre struktur som avslöjats av yttopografi och gravitation ', publicerades i tidskriftenEarth and Planetary Science Letters.Leds av Roger Fu, en biträdande professor vid Institutionen för jord-, atmosfär- och planetvetenskaper vid MIT, bestod detta team av medlemmar från Virginia Tech, Caltech, Southwest Research Institute (SwRI), US Geological Survey och INAF.
Tillsammans undersökte de styrkan och sammansättningen av Ceres skorpa och djupare inre genom att studera dvärgplanetens topografi. Genom att modellera hur protoplanetens skorpa flyter, fastställde Fu och kollegor att det sannolikt är en blandning av is, salter, sten och sannolikt klatrathydrat. Denna typ av struktur, som är sammansatt av en gasmolekyl omgiven av vattenmolekyler, är 100 till 1 000 gånger starkare än vattenis.
Denna höghållfasta skorpa, tror de, kan vila på ett mjukare lager som innehåller lite vätska. Detta skulle ha gjort det möjligt för Ceres topografi att deformeras över tiden, och jämna ut funktioner som återigen var uttalade. Det skulle också stå för sitt eventuella urgamla hav, som skulle ha frusit och blivit förbundet med skorpan. Ändå skulle en del av dess vatten fortfarande existera i flytande tillstånd under ytan.
Denna teori överensstämmer med flera termiska evolutionsmodeller som publicerades föreGryninguppdraget anlände till Ceres. Dessa modeller hävdar att Ceres inre innehåller flytande vatten, liknande det som har hittats på Jupiters måne Europa och Saturnus måne Enceladus. Men i Ceres fall kan denna vätska vara det som blir över från dess gamla hav snarare än resultatet av dagens geologiska aktivitet i det inre.
Diagram som visar en möjlig inre struktur av Ceres. Kredit: NASA/ESA/STScI/A. Feild
Sammantaget tyder dessa studier på att Ceres har haft en lång och turbulent historia. Medan den första studien fann att Ceres skorpa är en blandning av is, salter och hydratiserade material – som representerar det mesta av dess forntida hav – tyder den andra studien på att det finns ett mjukare lager under Ceres stela ytskorpa, vilket kan vara signaturen på kvarvarande vätska från havet.
Som Julie Castillo-Rogez, Dawn-projektets forskare vid JPL och medförfattare till båda studierna, förklarade: 'Vi lär oss mer och mer att Ceres är en komplex, dynamisk värld som kan ha varit värd för mycket flytande vatten i förflutna, och kan fortfarande ha en del underground.'
På 19 oktober 2017 , meddelade NASA attGryninguppdraget skulle förlängas tills dess bränsle tar slut, vilket förväntas ske under senare hälften av 2018. Denna förlängning innebär attGryningsonden kommer att vara i omloppsbana runt Ceres när den går genom perihelion i april 2018. Vid denna tidpunkt kommer ytis att börja avdunsta för att bilda en övergående atmosfär runt kroppen.
Under denna period och långt efter kommer rymdfarkosten sannolikt att förbli i en stabil bana runt Ceres, där den kommer att fortsätta att skicka tillbaka information om denna protoplanet/stora asteroid. Vad den lär oss kommer också att gå långt för att informera vår förståelse av det tidiga solsystemet och hur det utvecklats under de senaste miljarderna åren.
I framtiden är det möjligt att ett uppdrag kommer att skickas till Ceres som kan landa på dess yta och utforska dess topografi direkt. Med lite tur kommer framtida uppdrag också att kunna utforska det inre av Ceres, och andra 'havsvärldar' som Europa och Enceladus, och ta reda på vad som lurar under deras isiga ytor!
Vidare läsning: NASA