In März 2015 , die NASA-Mission Dawn erreichte Ceres, einen Protoplaneten, der das größte Objekt im Asteroidengürtel ist. Zusammen mit Vesta ist dieDämmerungMission versucht, die Bedingungen und Prozesse des frühen Sonnensystems zu charakterisieren, indem es einige seiner ältesten Objekte untersucht. Eine SacheDämmerunghat seit seiner Ankunft festgestellt, dass wasserführende Mineralien auf Ceres weit verbreitet sind, ein Hinweis darauf, dass der Protoplanet einst einen globalen Ozean hatte.
Dies hat natürlich viele Fragen aufgeworfen, wie zum Beispiel, was mit diesem Ozean passiert ist, und könnte Ceres heute noch Wasser haben? Zu diesem Zweck hat das Dawn-Missionsteam kürzlich zwei studien die etwas Licht in diese Fragen bringen. Während die ehemalige verwendet Schwerkraftmessungen, um das Innere des Protoplaneten zu charakterisieren, die Letztere suchte seine innere Struktur durch das Studium seiner Topographie zu bestimmen.
Die erste Studie mit dem Titel „ Einschränkungen der inneren Struktur und Entwicklung von Ceres aufgrund seiner Form und Schwerkraft, gemessen durch dieDämmerungRaumfahrzeug “, wurde kürzlich in der . veröffentlichtZeitschrift für geophysikalische Forschung. Unter der Leitung von Anton Ermakov, einem Postdoktoranden am JPL, bestand das Team auch aus Forschern des Goddard Space Flight Center der NASA, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, der Columbia University, der UCLA und des MIT.
Ceres. wie von der NASA-Sonde Dawn aufgenommen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Gemeinsam stützte sich das Team auf Gravitationsmessungen des Protoplaneten, die dieDämmerungSonde sammelt, seit sie eine Umlaufbahn um Ceres eingerichtet hat. Verwendung der Deep-Space-Netzwerk Um kleine Veränderungen in der Umlaufbahn der Raumsonde zu verfolgen, konnten Ermakov und seine Kollegen Form- und Schwerkraftdatenmessungen von Ceres durchführen, um die innere Struktur und Zusammensetzung zu bestimmen.
Sie fanden heraus, dass Ceres Anzeichen einer geologischen Aktivität aufweist; wenn nicht heute, dann sicherlich in der jüngeren Vergangenheit. Dies wird durch die Anwesenheit von drei Kratern – Occator, Kerwan und Yalode – und dem einzigen hohen Berg von Ceres, Ahuna Mons, angezeigt. All dies ist mit „Schwerkraftanomalien“ verbunden, die sich auf Diskrepanzen zwischen der Art und Weise beziehen, wie Wissenschaftler die Schwerkraft von Ceres modelliert haben und wasDämmerungan diesen vier Standorten beobachtet.
Das Team kam zu dem Schluss, dass diese vier Merkmale und andere herausragende geologische Formationen daher Hinweise auf Kryovulkanismus oder unterirdische Strukturen sind. Darüber hinaus stellten sie fest, dass die Dichte der Kruste relativ gering war und näher an der von Eis als an festem Gestein lag. Dies stand jedoch im Widerspruch zu a vorheriges Studium durchgeführt vonDämmerungGastforscher Michael Bland vom U.S. Geological Survey.
Blands Studie, die in . veröffentlicht wurdeNatur Geowissenschaftenim Jahr 2016 deutete darauf hin, dass Eis wahrscheinlich nicht der dominierende Bestandteil der starken Kruste von Ceres ist, da es zu weich ist. Dies wirft natürlich die Frage auf, wie die Kruste von der Dichte her eisleicht, aber auch viel stärker sein könnte. Um dies zu beantworten, versuchte das zweite Team zu modellieren, wie sich die Oberfläche von Ceres im Laufe der Zeit entwickelt hat.
Schwerkraftmessungen von Ceres, die Hinweise auf seine interne Struktur lieferten. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Ihre Studie mit dem Titel „ Die innere Struktur von Ceres, wie sie durch Oberflächentopographie und Schwerkraft aufgedeckt wird “, wurde in der Zeitschrift veröffentlichtBriefe der Erd- und Planetenwissenschaften.Unter der Leitung von Roger Fu, einem Assistenzprofessor am Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences am MIT, bestand dieses Team aus Mitgliedern der Virginia Tech, des Caltech, des Southwest Research Institute (SwRI), des US Geological Survey und des INAF.
Gemeinsam untersuchten sie die Stärke und Zusammensetzung der Ceres-Kruste und des tieferen Inneren, indem sie die Topographie des Zwergplaneten untersuchten. Durch die Modellierung des Flusses der Kruste des Protoplaneten stellten Fu und Kollegen fest, dass es sich wahrscheinlich um eine Mischung aus Eis, Salzen, Gestein und wahrscheinlich Clathrathydrat handelt. Diese Art von Struktur, die aus einem Gasmolekül besteht, das von Wassermolekülen umgeben ist, ist 100- bis 1.000-mal stärker als Wassereis.
Diese hochfeste Kruste könnte ihrer Theorie nach auf einer weicheren Schicht ruhen, die etwas Flüssigkeit enthält. Dadurch hätte sich die Topographie von Ceres im Laufe der Zeit verformen und die wieder ausgeprägten Merkmale geglättet. Es würde auch für seinen möglichen alten Ozean verantwortlich sein, der gefroren und mit der Kruste verbunden wäre. Trotzdem würde ein Teil seines Wassers noch in flüssigem Zustand unter der Oberfläche existieren.
Diese Theorie stimmt mit mehreren thermischen Evolutionsmodellen überein, die vor der Veröffentlichung veröffentlicht wurdenDämmerungMission ist in Ceres angekommen. Diese Modelle behaupten, dass das Innere von Ceres flüssiges Wasser enthält, ähnlich wie auf dem Jupitermond Europa und dem Saturnmond Enceladus. Aber im Fall von Ceres könnte diese Flüssigkeit eher ein Überbleibsel seines alten Ozeans sein als das Ergebnis heutiger geologischer Aktivitäten im Landesinneren.
Diagramm, das eine mögliche interne Struktur von Ceres zeigt. Bildnachweis: NASA/ESA/STScI/A. Feld
Zusammengenommen zeigen diese Studien, dass Ceres eine lange und turbulente Geschichte hat. Während die erste Studie ergab, dass die Kruste von Ceres eine Mischung aus Eis, Salzen und hydratisierten Materialien ist – die den größten Teil ihres alten Ozeans darstellt –, deutet die zweite Studie darauf hin, dass sich unter der starren Oberflächenkruste von Ceres eine weichere Schicht befindet, die die Signatur von . sein könnte Restflüssigkeit aus dem Meer.
Julie Castillo-Rogez, Wissenschaftlerin des Dawn-Projekts am JPL und Mitautorin beider Studien, erklärte: „Wir lernen immer mehr, dass Ceres eine komplexe, dynamische Welt ist, in der möglicherweise viel flüssiges Wasser enthalten ist Vergangenheit und kann noch etwas Untergrund haben.“
Auf 19. Oktober 2017 , die NASA gab bekannt, dass dieDämmerungMission verlängert werden, bis der Treibstoff aufgebraucht ist, was in der zweiten Jahreshälfte 2018 erwartet wird. Diese Verlängerung bedeutet, dass dieDämmerungDie Sonde wird sich im April 2018 in einer Umlaufbahn um Ceres befinden, während sie das Perihel durchquert. Zu diesem Zeitpunkt beginnt das Oberflächeneis zu verdampfen, um eine vorübergehende Atmosphäre um den Körper zu bilden.
Während dieser Zeit und noch lange danach wird die Raumsonde wahrscheinlich in einer stabilen Umlaufbahn um Ceres bleiben, wo sie weiterhin Informationen über diesen Protoplaneten/großen Asteroiden zurücksenden wird. Was es uns lehrt, wird auch viel dazu beitragen, unser Verständnis des frühen Sonnensystems und seiner Entwicklung in den letzten paar Milliarden Jahren zu verbessern.
In Zukunft ist es möglich, dass eine Mission nach Ceres geschickt wird, die in der Lage ist, auf seiner Oberfläche zu landen und seine Topographie direkt zu erkunden. Mit etwas Glück können zukünftige Missionen auch das Innere von Ceres und anderen „Ozeanwelten“ wie Europa und Enceladus erkunden und herausfinden, was sich unter ihren eisigen Oberflächen verbirgt!
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