Карликовая планета Церера может находится за сотни миллионов километров от Юпитера и еще дальше от Сатурна, но мощная гравитация газовых гигантов оказывает заметное влияние на ориентацию Цереры. В новом исследовании ученые миссии «Dawn» подсчитали, что наклон оси Цереры совершает значительное колебание примерно за 24 500 лет. По мнению астрономов, это удивительно короткий период времени для таких драматических отклонений.
Изменения осевого наклона в истории Цереры связаны с большим вопросом о том, где на ее поверхности находится замерзшая вода, сообщает журнал Geophysical Research Letters. Лед в условиях карликовой планеты может существовать только при экстремально низких температурах, например, в областях, которые никогда не видят Солнца.
«Мы обнаружили корреляцию между кратерами, которые остаются в тени при максимальном наклоне, и яркими отложениями водяного льда. В регионах, которые не видят солнечный свет в течение миллионов лет, более вероятно встретить залежи льда», – сказал Антон Ермаков, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA и ведущий автор исследования.
Циклы наклонов оси
На протяжении последних 3 миллионов лет Церера прошла через циклы, где ее наклон менялся в диапазоне от 2 до 20 градусов. «Мы не можем непосредственно наблюдать изменения в ориентации Цереры с течением времени, поэтому мы использовали измерения космического аппарата «Dawn» формы и тяжести карликовой планеты, чтобы точно реконструировать ее динамичную историю», – сказал Эрвана Mazarico, соавтор исследования из Центра космических полетов NASA им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд.
В последний раз карликовая планета достигла максимального угла наклона, который был около 19 градусов, 14 000 лет назад. Для сравнения, Земля наклонена на 23,5 градуса, и значительный наклон заставляет нашу планету испытывать сезоны года.
Как наклон связан со льдом
Когда наклон оси мал, значительные регионы Цереры совсем не получают прямого солнечного света, особенно полюса. Постоянно затененные области занимают площадь 2000 квадратных километров. Но, когда наклон увеличивается, большое количество кратеров в полярных районах получает прямое солнечное воздействие, а постоянно затененные области сокращаются до 1-10 квадратных километров. Эти участки поверхности Цереры остаются в тени даже при значительном наклоне и достаточно холодны для поддержания льда.
Вечно затененные кратеры называются «холодными ловушками. Они настолько холодные и темные, что летучие вещества, попавшие сюда, не сбегут из них даже за миллиард лет. В 2016 году исследовательская группа «Dawn» обнаружила яркий материал в 10 таких кратерах, а данные спектрометра зонда доказывают, что один из них точно содержит лед.
Новое исследование сосредоточилось на полярных кратерах и смоделировало, как прогрессирует затенение при изменении наклона оси Цереры. В северном полушарии только два участка остаются в тени при наклоне в 20 градусов. Оба региона имеют яркие области. В южном полушарии также есть две постоянно затененные области, и как минимум одна из них содержит яркое отложение.
Церера – третье тело в Солнечной системе, на котором найдены постоянно затененные участки на ряду с Меркурием и Луной. Тем не менее, Меркурий и Луна не подвержены такому расхождению осей наклона за счет стабилизирующего гравитационного влияния Солнца и Земли. Происхождение льда в холодных ловушках Цереры более загадочно, он мог попасть на нее при формировании или быть принесенным астероидами и кометами. Независимо от этого, наличие льда в холодных ловушках может быть связано с разреженной атмосферой, содержащей воду, которая была обнаружена с помощью космической обсерватории ESA «Hershel» в 2012-2013 годах. Молекулы воды, которые оставляют поверхность, будут падать обратно на Цереру, а некоторые из них попадать в ловушки и накапливаться там.
«Идея, что лед сохраняется на Церере в течение длительного периода времени, важна, поскольку мы продолжаем реконструировать геологическую историю карликовой планеты», – говорит Кэрол Рэймонд, заместитель главного исследователя миссии «Dawn».
