على كوكب سيريس القزم ، كان يمكن أن يوجد محيط في الماضي

سيريس بألوان طبيعية ، لقطة من Dawn Mission May 2015

في مارس 2015 ، وصلت مهمة ناسا دون إلى سيريس ، الكوكب الأولي وأكبر جسم لحزام الكويكبات. تستكشف مهمة Dawn أقدم الأجسام في النظام الشمسي للحصول على نظرة ثاقبة للظروف والعمليات التي حدثت في المراحل الأولى من وجودها. وقد حدد داون بالفعل أن المعادن الجوفية شائعة في سيريس ، مما يشير إلى أنه كان هناك محيط عالمي على كوكب أولي.

أثار هذا بالطبع العديد من الأسئلة: ماذا حدث للمحيط ، وهل يمكن أن يكون هناك ماء على سيريس؟ في هذا الصدد ، أجرى فريق Dawn مؤخرًا دراستين سلطتا الضوء على هذه القضايا. في البداية ، تم استخدام البيانات التي تم الحصول عليها عن طريق الجاذبية لوصف الأجزاء الداخلية من الكوكب الأولي. والثاني درس تضاريس جسم سماوي من أجل تحديد هيكلها.

تم نشر الدراسة الأولى ، "قيود على البنية الداخلية لسيريس والتطور القائم على شكلها وجاذبيتها كما تم قياسها بواسطة المركبة الفضائية دون" ، في مجلة البحوث الجيوفيزيائية. ضم الفريق ، بقيادة مجموعة بريدية من JPL أنطون إرماكوف ، باحثين من مركز جودارد لرحلات الفضاء ومركز الفضاء الألماني وجامعة كولومبيا وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.


صورة سيريس التي التقطتها مسبار الفجر

عمل الفريق مع بيانات جاذبية الكواكب الأولية التي جمعها مسبار الفجر بعد دخول المدار حول سيريس. باستخدام شبكة الاتصالات الفضائية طويلة المدى التابعة لناسا لتتبع التغييرات الصغيرة في مدار المركبة الفضائية ، تمكن إرماكوف وزملاؤه من قياس الشكل والجاذبية في سيريس لتحديد تكوينها وهيكلها.

وجدوا علامات على النشاط الجيولوجي في سيريس. إن لم يكن في الوقت الحالي ، في الماضي القريب نسبيًا. ويمكن رؤية ذلك في الحفر الثلاثة - Okkator و Kervan و Yalod - وفي الجبل العالي الوحيد في Ceres ، Ahuna Mons. وهي مرتبطة بـ "شذوذ الجاذبية" ، والتناقضات بين نماذج جاذبية سيريس وما يلاحظه مسبار دون في الواقع.

وخلص الفريق إلى أن هذه الميزات الأربعة والتشكيلات الجيولوجية البارزة الأخرى هي علامات على البراكين المبردة للهياكل تحت السطحية. علاوة على ذلك ، حددوا كثافة منخفضة نسبيًا للقشرة ، والتي هي أقرب إلى الجليد من الصخور الصلبة. لكن هذا لم يتطابق مع الدراسة السابقة التي أجراها مايكل بلاند من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

أشارت دراسة أجراها بلاند ، نُشرت في مجلة Nature Geoscience في عام 2016 ، إلى أن الجليد من غير المحتمل أن يكون المكون الرئيسي لقشرة سيريس الكثيفة ، لأنه ناعم للغاية لذلك. بطبيعة الحال ، يطرح السؤال كيف يمكن أن تكون القشرة خفيفة مثل الجليد ، وتتزامن معه الكثافة ، وفي نفس الوقت أكثر متانة. للإجابة على هذا السؤال ، حاول الفريق الثاني محاكاة تطور سطح سيريس.


بيانات الجاذبية في سيريس ، توفر أدلة حول هيكلها

نُشرت دراستهم ، "الهيكل الداخلي لسيريس ، المكتشفة باستخدام التضاريس السطحية والجاذبية" ، في مجلة Earth and Planetary Science Letters. تألف الفريق بقيادة روجر فو ، الأستاذ المساعد في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، من موظفين في معهد فرجينيا للتكنولوجيا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومعهد أبحاث الجنوب الغربي والجمعية الجيولوجية الأمريكية والمعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية.

درسوا قوة وتكوين لحاء سيريس والهيكل الداخلي بناءً على تضاريسه. من خلال نمذجة تدفقات قشرة الكوكب الأولي ، قرر فو وزملاؤه أنه على الأرجح يتكون من خليط من الجليد والأملاح والأحجار وهيدرات الكلاترات . يتم الحصول على هذه الهياكل ، التي تتكون من جزيء غاز محاط بجزيئات الماء ، أقوى 100-1000 من جليد الماء.

وفقًا لنظريتهم ، يمكن أن يرتكز مثل هذا الهيكل عالي القوة على طبقة أكثر نعومة تحتوي على كمية معينة من السائل. هذا يسمح لطبوغرافيا Ceres بالتغير بمرور الوقت وتخفيف الميزات التي كانت بارزة أكثر ذات مرة. يجيب هذا الخيار أيضًا على سؤال المحيط المحتمل - فقد تجمد وكان مرتبطًا بقشرة صلبة. ومع ذلك ، لا يزال جزء من مياهها في حالة سائلة تحت السطح.

تتزامن هذه النظرية مع العديد من نماذج التطور الحراري المنشورة قبل وصول Dawn إلى Ceres. تدعي النماذج أن هناك ماءًا سائلًا داخل سيريس ، وهو مشابه للاكتشافات المصنوعة على قمر المشتري ، أوروبا ، وعلى قمر زحل ، إنسيلادوس. ولكن في حالة سيريس ، قد يكون هذا السائل بقايا المحيط القديم ، وليس نتيجة النشاط الجيولوجي الحالي للداخلية للجسم السماوي.


الهيكل الداخلي المحتمل لسيريس

تظهر هذه الدراسات معًا أن سيريس له تاريخ طويل ومضطرب. وجدت الدراسة الأولى أن قشرة سيريس هي خليط من الجليد والأملاح وخزانات المياه الجوفية - تمثل معظم المحيط القديم. تشير دراسة أخرى إلى أنه تحت القشرة الصلبة لسطح سيريس ، يتم إخفاء طبقة أكثر نعومة ، والتي قد تكون علامة على وجود سوائل متبقية من المحيط.

كما أوضحت جولي كاستيلو-روجيز ، أحد المشاركين في مشروع Dawn في مختبر الدفع النفاث والمؤلف المشارك في كلتا الدراستين: "أصبحنا ندرك أكثر فأكثر أن سيريس عالم معقد وديناميكي كان لديه الكثير من الماء في المرحلة السائلة في الماضي ، ونوع من ثم كميتها في الحاضر ".

في 19 أكتوبر 2017 ، أعلنت وكالة ناسا أنه سيتم تمديد مهمة Dawn حتى نفاد وقود السيارة - سيحدث هذا في وقت ما في النصف الثاني من 2018. التجديد يعني أن Dawn سيكون في المدار حول Ceres عندما يمر عبر الحضيض في أبريل 2018. في هذا الوقت ، سيبدأ الجليد السطحي في التبخر وتشكيل جو مؤقت.

خلال هذه الفترة وما بعدها ، سيظل الجهاز في مدار ثابت حول Ceres ، وسيستمر في إرسال معلومات حول هذا الكوكب الأولي. ستساعد البيانات التي تم الحصول عليها في تحسين فهمنا للمراحل المبكرة من تطور النظام الشمسي وعملية تطوره على مدى مليارات السنين.

في المستقبل ، ربما سنرسل جهازًا إلى Ceres يمكن أن ينزل إلى سطحه ويفحص تضاريسه مباشرة. إذا نجح كل شيء ، فستتمكن البعثات المستقبلية من استكشاف الدواخل الداخلية لـ Ceres ، بالإضافة إلى عوالم "محيطية" أخرى مثل أوروبا و Enceladus ، ومعرفة ما هو مخفي تحت سطحها الجليدي!