Ceres – podsumowanie wiedzy

6 marca 2015 sonda Dawn została przechwycona przez pole grawitacyjne planety karłowatej Ceres. Przez kolejny miesiąc sonda przebywała bardziej po nieoświetlonej stronie Ceres i nie wykonywała obserwacji. W tym czasie Dawn manewrowała, aby wejść na kołową orbitę wokół tej planety karłowatej. Już w trakcie zbliżania się do celu sonda Dawn wykryła zagadkowy jasny twór na powierzchni Ceres. Naukowców bardzo intrygował ten detal. Postulowano nawet, że może to być odsłonięty lód wodny.

Pierwsze obserwacje z orbity Ceres sonda wykonała w połowie kwietnia 2015. Na poniższym nagraniu widać sekwencję obrazów wykonanych 10 kwietnia 2015. Obrazy przedstawiają północną półkulę Ceres, w tym dwa zagadkowe jasne twory wewnątrz wspomnianego krateru. (Dawn wykryła także kilka innych podobnych obszarów na Ceres, jednak nie tak rozległych i wyraźnych).

Krater Occator – sól czy lód?

Krater z jasnymi tworami otrzymał nazwę Occator. Po bliższych obserwacjach okazało się, że jasnych obszarów wewnątrz krateru jest więcej. Co więcej, układ przestrzenny i kształt jasnych “plam” okazał się być bardzo złożony. Okazało się także, że pozostała część materii we wnętrzu krateru Occator ma także złożoną strukturę. Pod koniec 2015 roku naukowcy z niemieckiego Instytutu Maxa Plancka uznali, że to siarczan magnezu (rodzaj soli) zalega w jasnych punktach na Ceres. Jest także możliwe, że ta sól jest wymieszana z pewną ilością krzemianów.

Na tym jednak nie zakończyła się zagadka jasnych tworów wewnątrz krateru Occator. Kolejne badania pozwoliły na wysnucie przypuszczenia, że na jasnych obszarach znajduje się raczej węglan sodu. Obecność węglanu sodu sugeruje aktywność hydrotermalną, co z kolei sugeruje obecność (aktualnie) zamarzniętego oceanu, występującego pod powierzchnią Ceres. Niegdyś (a może wciąż?) woda we wnętrzu Ceres mogła być w stanie ciekłym.

Naukowcy ustalili także, że krater Occator jest bardzo młody – ma prawdopodobnie nie więcej niż 100 milionów lat. To kolejna poszlaka wskazująca, że Ceres może być aktywnym globem nawet dziś.

Zagadka brakujących dużych kraterów

Ceres jest pokryta dużą ilością małych kraterów, ale żaden z nich nie ma średnicy większej niż 280 kilometrów. To odkrycie zaskoczyło naukowców, zważywszy, że ta karłowata planeta musiała od momentu swojego powstania (około 4,5 miliarda lat temu) wielokrotnie brać udział w kosmicznych kolizjach z innymi obiektami, w tym także z pewną liczbą dużych asteroid.

Jednym z powodów braku dużych kraterów może być budowa wewnętrzna Ceres. Obecnie istnieją dowody na to, że górne warstwy Ceres zawierają lód. Ponieważ lód jest mniej gęsty niż skała, topografia może zostać zmieniona, a powierzchnia wygładzona szybciej, jeśli lód lub inny materiał o niższej gęstości, taki jak sól, dominuje w składzie podpowierzchniowym. Ponadto, naukowcy dość szybko zaczęli podejrzewać, że aktywność hydrotermalna lub nawet kriowulkanizm mógł “odmładzać” powierzchnię Ceres.

Lód (w ciemnościach) i związki organiczne na powierzchni Ceres

Po ponad półtora roku orbitowania wokół Ceres sonda Dawn sfotografowała prawie całą powierzchnię planety karłowatej, w tym obszary podbiegunowe. Ponieważ oś nachylenia Ceres to zaledwie około 4 stopnie, to na  planecie karłowatej mogą występować kratery, których wnętrze przynajmniej częściowo jest stale pogrążone w ciemnościach. Dzięki misji sondy udało się wykryć wiele takich kraterów znajdujących się pomiędzy 65 a 90 stopniem szerokości na półkuli północnej.

Naukowcom udało się zlokalizować na Ceres łącznie ponad 630 kraterów, do wnętrza których nie dociera światło słoneczne. W dziesięciu przypadkach wykryto słabą poświatę, która powstała od odbitego rozproszonego światła. W jednym z kraterów poświata wykraczała także poza obszar ciemności – pochodziła z wnętrza młodego krateru. Pozwoliło to na zidentyfikowanie sygnatury lodu wodnego za pomocą obserwacji na paśmie widzialnym i podczerwonym.

W międzyczasie udało się wykryć związki organiczne na powierzchni Ceres. Związki organiczne zostały dostrzeżone przez VIR – spektrometr podczerwieni oraz światła widzialnego. Wykryte związki to przede wszystkim metan, aminokwasy oraz węglowodory. Obszar, w którym zaobserwowano związki, obejmuje ponad 1000 kilometrów kwadratowych.

Miejsce, w którym zauważono owe niezwykle wysokie koncentracje materii, to krater Ernutet na północnej półkuli. Rozmieszczenie i charakterystyka zjawiska nie wskazują na jednostkowy wymiar pojawienia się materii. Największa koncentracja pojawia się w formacji nieciągłej na południowym wschodzie grzbietu Ernutet oraz starszej, mocno zdegradowanej części krateru. Inne bogate w materie organiczną obszary są porozrzucane w części południowo-wschodniej.

Ślad niedawnej aktywności na Ceres

Trzy lata obserwacji Ceres pozwoliły na identyfikację kolejnych interesujących obiektów na powierzchni tej planety karłowatej. Bardzo interesującym tworem okazała się być góra, która otrzymała nazwę Ahuna Mons. Jest to najwyższa góra na Ceres – jej wysokość to około 4 km ponad dość równą powierzchnię otoczenia. Szerokość Ahuna Mons wynosi zaś 20 km u podstawy. U stoków góry zauważono jasną materię, bardzo podobną do tej z wnętrza krateru Occator. Co ciekawe, Ahuna Mons znajduje się po drugiej stronie Ceres względem największego krateru (Kerwan o średnicy 280 km).

Od 2016 roku naukowcy podejrzewają, że Ahuna Mons to dawny duży kriowulkan. Lepka solno-wodna materia mogła stworzyć ten wulkan, “wypychając” go z powierzchni Ceres. Naukowcy uważają, że aktywność Ahuna Mons jest względnie młoda – na podstawie ilości kraterów szacuje się powstanie tego tworu na maksymalnie kilkaset milionów lat.

Ahuna Mons jest najbliższym Słońcu kriowulkanem. Wszelkie inne kriowulkany w Układzie Słonecznym znajdują się znacznie dalej od Słońca. Jest to bardzo interesujące odkrycie, sugerujące, że aktywność na Ceres wciąż trwa.

Świeży lód na powierzchni Ceres

Łącznie na Ceres zidentyfikowano około 300 jasnych obszarów. Obserwacje w zakresie podczerwieni wykazały, że niektóre z tych jasnych tworów to nie tylko “suchy” węglan sodu, ale także i jego uwodniona forma. Lód wodny nie jest trwały na powierzchni obiektów Układu Słonecznego w takiej odległości jak Ceres od Słońca (nie licząc obszarów wiecznie zacienionych). W ciągu zaledwie kilku milionów lat lód wodny powinien sublimować. Oznacza to, że na Ceres wciąż występują procesy wyprowadzające lód wodny na powierzchnię.

Najciekawszym takim przykładem na powierzchni Ceres jest wnętrze krateru Juling. Wnętrze krateru ma bardzo skomplikowany kształt, sugerujący “płynięcie” lodu i skał. Co ciekawe, na zboczach tego krateru sonda Dawn zaobserwowała wzrost ilości lodu wodnego na przestrzeni zaledwie kilku miesięcy – pomiędzy kwietniem a październikiem 2016. Jest to pierwsza obserwacja zmiany na Ceres i pierwszy wyraźny dowód na trwającą aktywność na powierzchni tej planety karłowatej. Naukowcy uważają, że w tym przypadku aktywność ma związek z ruchem orbitalnym Ceres wokół Słońca i nieznacznymi zmianami warunków oświetlenia.

Zbliżający się koniec misji Dawn

Choć proponowano kolejne cele dla misji, sonda Dawn pozostanie już w pobliżu Ceres. W drugiej połowie tego roku sonda powinna zużyć całe dostępne paliwo. W październiku zeszłego roku NASA postanowiła, że wprowadzi sondę Dawn na wyższą i stabilną orbitę wokół Ceres. Zadecydowano, że misja nie zostanie zakończona uderzeniem w planetę karłowatą, aby uchronić jej powierzchnię przed potencjalnym zanieczyszczeniem.

W kwietniu tego roku Ceres znajdzie się w peryhelium swojej orbity. Sonda Dawn będzie wciąż wykonywać obserwacje, w poszukiwaniu śladów aktywności – m.in. pary wodnej powstałej od sublimującego lodu.