Overal ijs op de dwergplaneet Ceres

De dwergplaneet Ceres

Ceres gefotografeerd op 14 en 15 april 2015 vanaf een afstand van 22500 kilometer (foto: NASA/JPL)

Astronomen zijn al lange tijd in de ban van Ceres, de grootste bewoner van de asteroïdengordel. Ceres is de enige asteroïde die groot genoeg is om zelf een ronde vorm aan te nemen en daarnaast is het ook nog eens de enige dwergplaneet binnen de baan van Neptunus. In maart 2015 arriveerde de ruimteverkenner DAWN bij de dwergplaneet en sinds die tijd worden we overspoeld met een stroom van nieuwe gegevens over deze dwergplaneet die in 1801 door de Italiaanse astronoom Guiseppi Piazzi werd ontdekt.

De laatste bevindingen hebben te maken met de samenstelling van de dwergplaneet. In tegenstelling tot wat er eerder werd vermoed is er nieuw bewijs gevonden voor grote opslagplaatsen van water onder het oppervlak van Ceres. Dit en ander bewijs suggereert dat er beneden het rotsachtige oppervlak grote voorraden water voorkomen die een belangrijke rol hebben gespeeld in het ontstaan van de dwergplaneet. De bevindingen werden op 12 december 2016 gepresenteerd op een bijeenkomst van de American Geophysical Union.

De onderzoekers hebben bij het verzamelen van het bewijs gebruik gemaakt van de gegevens die door de Gamma Ray and Neutron Detector (GRaND) aan boord aan de DAWN zijn verzameld. Deze detector detecteerde de concentraties waterstof, ijzer en kalium in de korst van Ceres. Met deze gegevens was men in staat de hoeveelheid ijs te lokaliseren en aan te geven op welke manier het oppervlak mogelijk is veranderd voor vloeibaar water in het binnenste van Ceres.

In het bovenste deel van de korst werd door de GRaND erg veel waterstof gedetecteerd, tot wel 10% van de totale massa. Die waterstof komt voornamelijk voor op de middelste breedtegraden. De metingen komen over een met grote gebieden van waterijs. De gegevens van de GRaND laten ook zien dat het vermoedelijk niet om een vaste laag ijs gaat maar vermoedelijk om een mix van poreus rotsachtig materiaal waarbij het ijs de poriën opvult.

Voorheen werd aangenomen dat er alleen waterijs kon voorkomen in bepaalde bekraterde gebieden op Ceres en dacht men dat het ijs het resultaat was van water dat tijdens inslagen van kometen en andere hemellichamen is aangevoerd maar de nieuwe metingen duiden er op dat dit niet het geval kan zijn.

Op Ceres komt het water niet in slechts een paar kraters voor maar het bevindt zich overal. Op hogere breedtegraden bevindt het zich dichter onder het oppervlak. De metingen bevestigen voorspellingen van meer dan 30 jaar geleden dat ijs miljarden jaren kan overleven net onder het oppervlak van Ceres. Dit bewijs sterkt ook het vermoeden dat er ijs kan voorkomen net onder het oppervlak van meer asteroïden in de asteroïdengordel.

De concentraties aan ijzer, kalium en koolstof die door de GRaND zijn gevonden ondersteunen ook de theorie dat het oppervlak van Ceres is veranderd door vloeibaar water in het binnenste. Wetenschappers denken dat het verval van radioactieve isotopen in het binnenste van Ceres genoeg warmte hebben geproduceerd om het binnenste van de dwergplaneet op te delen in een rotsachtig binnenste en een ijsachtige buitenlaag.

Daarnaast onderzocht een team van het Max Planck instituut honderden kraters aan de noordpool van Ceres die permanent in het donker liggen. Deze studie laat zien dat de kraters zogenaamde “koude vallen” zijn. In deze kraters kan de temperatuur zakken tot -163°C. Bij deze temperatuur kan ijs niet verdampen en verdwijnen naar de ruimte toe.

In tien van deze kraters vond het onderzoeksteam helder materiaal dat vergelijkbaar is met het materiaal dat de DAWN zag in de grote Occator krater. In een andere krater die gedeeltelijk wordt verlicht bevestigde de infrarood spectrometer van de DAWN de aanwezigheid van ijs. Dit suggereert dat het water in de donkere kraters op Ceres wordt bewaard op een manier die vergelijkbaar is met hoe water wordt bewaard op de polen van Mercurius en de Maan.

Waar het water vandaan komt is nog niet geheel duidelijk. Het onderzoek toont wel aan dat de watermoleculen op Ceres vanuit de warmere breedtegraden kunnen verhuizen naar de donkere koudere polaire gebieden. Dit geeft ook voeding aan het vermoeden dat Ceres een hele ijle atmosfeer van waterdamp heeft. Dit werd in 2012-2013 al afgeleid uit waarnemingen die met de Herschel ruimtetelescoop werden gedaan.

Volgens de onderzoekers is Ceres een waterige en geologisch actieve protoplaneet die mogelijk aanwijzingen bevat of er miljarden jaren geleden leven bestond.

De nu gepubliceerde studies ondersteunen het idee dat vroeg in de geschiedenis van Ceres ijs en gesteente van elkaar werden gescheiden waarbij er een korst ontstond die rijk is aan ijs en dat dat ijs sinds het ontstaan van het zonnestelsel net onder het oppervlak is gebleven. Door het vinden van hemellichamen die in een ver verleden veel water bevatten kunnen er mogelijk aanwijzingen gevonden worden of er leven heeft bestaan in het jonge zonnestelsel.

Afgelopen juli begon de DAWN aan zijn verlengde missie die bestaat uit verschillende extra omwentelingen om Ceres heen. Op dit moment bevindt DAWN zich in een elliptische baan op een afstand van meer dan 7200 kilometer van de dwergplaneet. Men verwacht dat DAWN tot medio 2017 gebruikt zal worden. Daarna zal de DAWN-missie eindigen.

 

Eerste publicatie: 17 december 2016
Bron: NASA