Миссия Dawn: где лёд на Церере?

На первый взгляд карликовая планета Церера, которая является самым большим телом пояса астероидов, не кажется ледяной. Изображения, которые передаются на Землю от станции Dawn. показывают нам тёмный мир, испещрённый в большой степени кратерами. А самая яркая и самая знаменитая область белых пятен в кратере Оккатор состоит, как оказывается, не изо льда, а из солей. Но, совсем недавно были изданы новые исследования, которые указывают минимум на два различных признака присутствия льда, если не на поверхности Цереры, так хотя бы в подповерхностном слое.

«Эти исследования подтверждают идею о том, что лёд мог отделиться от твёрдой породы на самом раннем этапе существования Цереры, формируя богатый льдом верхний слой коры. И за всё время развития Солнечной Системы лёд здесь всегда оставался около поверхности. Водяной лёд на других телах очень важен для нас, поскольку он является очень важным ингредиентом для жизни в том виде, в каком мы её знаем. Находя тела, которые были богаты водой в далёком прошлом, мы можем выявить подсказки о том, где ещё могла существовать жизнь в молодой Солнечной Системе», — Кэрол Рэймонд, заместитель научного руководителя миссии Dawn в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Лёд везде на Церере

Самый верхний слой поверхности Цереры богат водородом, с увеличивающейся концентрацией в средних и высоких широтах. Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science, такое распределение водорода соответствует именно пространствам с водяным льдом.

«На Церере лёд не скрыт в пределах всего лишь нескольких кратеров. Он везде, а ближе к поверхности в областях с высокими широтами», — Томас Преттимен, научный руководитель команды разработчиков нейтронного датчика GRaND.

Исследователи использовали инструмент GRaND для того, чтобы определить концентрации водорода, железа и калия на глубине до одного метра на поверхности Цереры. GRaND измеряет число и энергию гамма-лучей и нейтронов, исходящих из карликовой планеты. А сами нейтроны образуются в результате взаимодействия галактических космических лучей с поверхностью Цереры, некоторые нейтроны поглощаются почвой, а другие вылетают в космическое пространство. Так как водород замедляет нейтроны, то там, где он в изобилии, с поверхности уносится меньше нейтронов. На Церере водород, вероятно, будет существовать в форме замороженной воды.

Однако вместо твёрдого ледяного слоя на Церере, вероятнее всего, будет присутствовать пористая смесь твёрдой породы со льдом, который заполнит пустоты. Данные GRaND показали, что такая смесь содержит примерно 10 процентов массы чистого льда.

«Эти результаты подтверждают предположения, выдвинутые почти три десятилетия назад, о том, что лёд может существовать в течение миллиардов лет только ниже поверхности Цереры. Эти данные усиливают предположения о том, что и на других астероидах водяной лёд может существовать в таком же виде».

Разгадка внутренней структуры Цереры

Концентрации железа, водорода, калия и углерода предоставляют новые свидетельства того, что верхний слой, покрывающий Цереру, был сформирован в присутствии жидкой воды во внутренней структуре карликовой планеты. Учёные предполагают, что распад радиоактивных элементов выделял тепло, которое стимулировало этот процесс изменения, разделяя тело на твёрдую внутреннюю и ледяную внешнюю оболочку. Разделение льда и камней привело бы к различиям в химическом составе поверхности и внутренней структуры Цереры.

Поскольку метеориты, которые классифицируются в качестве углистых хондритов, были созданы под влиянием воды, учёные сильно заинтересованы в сравнении их с Церерой. Возможно, такие метеориты могли отделиться от тел, которые меньше Цереры, но были ограничены в передвижении воды, таким образом, они могут дать представления о внутреннем строении Цереры. Исследование показывает, что у неё присутствует больше водорода и меньше железа, чем в этих метеоритах, возможно, это потому, что более плотные частицы погружались на глубины, в то время как солёные воды выходили на поверхность. Также возможно, что Церера или её компоненты могли сформировать в разных областях Солнечной Системы, чем метеориты.

Второе исследование, которое возглавлял Томас Плац из Института исследования Солнечной Системы имени Макса Планка, изданное в журнале Nature Astronomy, сосредоточилось на кратерах, которые постоянно находятся в тени в северном полушарии Цереры. Учёные подробно исследовали сотни холодных, тёмных кратеров, которые ещё называют «холодные ловушки». Температура в них опускается ниже -163 градусов Цельсия, они так холодны, что в течение миллиарда лет лёд практически не превратился в пар. Исследователи нашли отложения яркого материала в десяти таких кратерах. В одном из них, который частично освещён Солнцем, инфракрасный спектрометр подтвердил присутствие льда.

Это означает, что водяной лёд может быть заключён в холодных, тёмных кратерах Цереры. Лёд в таких холодных ловушках ранее был обнаружен на Меркурии и в некоторых местах на Луне. Все эти тела имеют небольшой угол наклона оси вращения, поэтому их полюса чрезвычайно холодны и усеяны кратерами, который постоянно находятся в тени. Учёные считают, что лёд на эти тела могли доставить метеориты. Однако как бы то ни было, происхождение льда в холодных ловушках Цереры является более таинственным и непонятным.

«Нам интересно то, как лёд мог появиться там и как смог просуществовать так долго. Возможно, он мог сохраниться благодаря богатой льдом коре, а мог быть принесён и метеоритами», — Норберг Шоргхофер из Гавайского университета.

Независимо от своего происхождения, у молекул воды на Церере есть возможность перемещаться от более тёплых областей до полюсов. Присутствие незначительной водной атмосферы было предложено в предыдущих исследованиях, включая по наблюдениям от космической обсерватории «Гершель» за водяным паром Цереры в 2012-2013 годах. Молекулы воды, которые покидают поверхность, могли бы приземлиться в холодных ловушках кратеров на полюсах. Да, с каждой вылетающей молекулой существует вероятность её уноса в космическое пространство, но часть их всё же может попасть в кратеры, где они начинают накапливаться.

Имена для ярких пятен

Самая яркая область Цереры, расположенная в северном полушарии в кратере Оккатор, как говорилось выше, светится не из-за присутствия льда, а скорее из-за наличия отражающих свет солей. Новое видео, созданной Немецким Аэрокосмическим Центром в Берлине, показывает симуляцию облёта этого кратера и исследования его топографии. Центральную яркую область кратера Оккатор, которая включает в себя купол с изломами, недавно назвали «факула Цереалий» (Cerealia Facula), а группу менее ярких пятен к востоку от центра назвали «факулы Виналий» (Vinalia Faculae).

«Уникальный интерьер кратера Оккатор, возможно, мог сформироваться в комбинации нескольких процессов, которые мы в настоящее время исследуем. Удар другого тела, которое создало кратер, возможно, вызвало резкий подъём жидкости из недр Цереры, которая после себя оставила соли», — Ральф Яуман.

Источник: http://www.theuniversetimes.ru/missiya-dawn-gde-lyod-na-cerere.htmlUnder Creative Commons License: Attribution Non-Commercial Share Alike

Источник: www.theuniversetimes.ru