Is Ceres een voormalige oceaanwereld?

Ceres is een belangrijk object in het begrijpen van de evolutie van kleine objecten en is de enige dwergplaneet die is omcirkeld door een ruimtesonde, de Dawn-missie van de NASA. Gegevens van Dawn schetsen een niet-eenduidig beeld van de interne structuur, samenstelling en evolutie van Ceres.

Nieuw onderzoek tont aan dat een korst met bijna 90% ijs nabij het oppervlak, dat geleidelijk afneemt tot 0% op 117 kilometer diepte, tegelijkertijd overeenkomt met de waarnemingen van Dawn. Deze korststructuur is het resultaat van een bevroren oceaan die meer onzuiverheden bevatte naarmate deze van boven naar beneden stolde. Daarom zijn de Dawn-gegevens consistent met een ijzige Ceres die is geëvolueerd door bevriezing van een oude, onzuivere oceaan.

Deze valse kleurenafbeelding toont de dwergplaneet Ceres. Wetenschappers gebruiken valse kleuren om verschillen in oppervlaktematerialen te onderzoeken. De kleur blauw op Ceres wordt over het algemeen geassocieerd met helder materiaal, dat op meer dan 130 locaties voorkomt, en lijkt overeen te komen met zouten.

Ceres is het grootste object in de asteroïdengordel en een dwergplaneet. Sommige mensen denken dat asteroïden kleine hobbelige dingen zijn (en de meeste zijn dat ook), maar Ceres lijkt eigenlijk meer op een planeet.

Ceres is een grotere bol met een diameter van ongeveer 950 kilometer en heeft oppervlaktekenmerken zoals kraters, vulkanen en aardverschuivingen.

Planeetwetenschapers denken dat er in het buurt van het oppervlak veel waterijs aanwezig is en dat, naarmate je dieper en dieper gaat het geleidelijk minder ijzig wordt.

Men dacht vroeger dat als Ceres erg ijzig was, de kraters in de loop van de tijd snel zouden vervormen, zoals gletsjers die op Aarde stromen of als kleverige stroperige honing.

De onderzoekers hebben echter door hun simulaties aangetoond dat ijs onder de omstandigheden op Ceres veel sterker kan zijn dan eerder voorspelt als je er een klein beetje vast gesteente aan toevoegt.

Deze ontdekking is in tegenspraak met de eerdere overtuiging dat Ceres relatief droog was.

De algemene aanname was dat Ceres minder dan 30% ijs was, maar het onderzoeksteam gelooft nu dat het oppervlak meer op 90% ijs lijkt.

Hun interpretatie van dit alles is dat Ceres vroeger een oceaanwereld was zoals Europa (een van de manen van Jupiter), maar met een vuile, modderige oceaan.

Toen die modderige oceaan in de loop van de tijd bevroor ontstond er een ijzige korst met een beetje rotsachtig materiaal erin.

De auteurs gebruikten computersimulaties om te modelleren hoe relaxatie optreedt voor kraters op Ceres gedurende miljarden jaren.

Zelfs vaste stoffen zullen over lange tijdschalen stromen, n ijs stroomt gemakkelijker dan gesteente, aldus de onderzoekers.

Kraters hebben diepe kommen die hoge spanningen produceren die vervolgens ontspannen tot een lagere spanningstoestand, wat resulteert in een ondiepere kom via vaste-stofstroming. Dus de conclusie van de Dawn-missie van de NASA was dat vanwege het gebrek aan ontspannen, ondiepe kraters de korst niet zo ijzig kon zijn.

Hun computersimulaties houden rekening met een nieuwe manier waarop ijs kan stromen met slechts een klein beetje niet-ijsachtige onzuiverheden erin waardoor een zeer ijsrijke korst nauwelijks kan stromen, zelfs na miljarden jaren.

Daarom zouden we een ijsrijke Ceres kunnen krijgen die nog steeds overeenkomt met het waargenomen gebrek aan kraterrelaxatie.

De onderzoekers hebben verschillende korststructuren getest met deze simulaties en hebben ontdekt dat een gradatiekorst met een hoog ijsgehalte nabij het oppervlak afneemt naar lager ijs naarmate de diepte toeneemt de beste manier was om de relaxatie van de kraters op Ceres te beperken.

Voor de onderzoekers is het opwindende deel van dit alles dat, als ze gelijk hebben, er een bevroren oceaanwereld is die vrij dicht bij de Aarde ligt.

Ceres kan een waardevol vergelijkingspunt zijn voor de oceaan-hostende ijzige manen van het buitenste zonnestelsel, zoals Jupitermaan Europa en de Saturnusmaan Enceladus.

Ceres is volgens de onderzoekers de meest toegankelijke ijzige wereld in het heelal en maakt het een geweldig doelwit voor toekomstige ruimtemissies.

Enkele van de heldere kenmerken die op het oppervlak van Ceres te zien zijn, zijn de overblijfselen van de modderige oceaan van Ceres die nu grotendeels of geheel bevroren is en op het oppervlak is uitgebarsten.

Volgens de onderzoekers hebben we dus een plek om monsters te verzamelen uit een oceaan van een oude oceaanwereld waar het niet al te moeilijk is om een ruimtesonde naar toe te sturen.

De bevindingen zijn in het tijdschrift Nature Astronomy gepubliceerd.

Artikel: I.F. Pamerleau et al. An ancient and impure frozen ocean on Ceres implied by its ice-rich crust. Nat Astron, published online September 18, 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02350-4

Eerste publicatie: 28 september 2024
Bron: Purdue University