Auf dem Zwergplaneten Ceres könnte in der Vergangenheit ein Ozean existieren

Ceres in natürlichen Farben, Dawn Mission Snapshot Mai 2015

Im März 2015 erreichte die NASA Dawn Mission Ceres, den Protoplaneten und das größte Objekt des Asteroidengürtels. Die Dawn-Mission erforscht die ältesten Objekte im Sonnensystem, um Einblicke in die Bedingungen und Prozesse zu erhalten, die in den frühen Stadien ihrer Existenz stattgefunden haben. Dawn hat bereits festgestellt, dass aquatische Mineralien auf Ceres häufig vorkommen, was darauf hindeutet, dass es auf Protoplaneten früher einen globalen Ozean gab.

Dies warf natürlich viele Fragen auf: Was ist mit dem Ozean passiert, und könnte es auf Ceres noch Wasser geben? In diesem Zusammenhang hat das Dawn-Team kürzlich zwei Studien durchgeführt, die diese Probleme beleuchten. Im ersten Fall wurden die durch die Schwerkraft erhaltenen Daten verwendet, um das Innere des Protoplaneten zu beschreiben. Der zweite untersuchte die Topographie eines Himmelskörpers, um seine Struktur zu bestimmen.

Die erste Studie, "Einschränkungen der inneren Struktur von Ceres und der Evolution aufgrund seiner Form und Schwerkraft, gemessen mit dem Raumschiff Dawn", wurde kürzlich im Journal of Geophysical Research veröffentlicht. Das Team, das von einem Post-Dock von JPL Anton Ermakov geleitet wurde, bestand aus Forschern des Goddard Space Flight Center, des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums, der Columbia University, der University of California in Los Angeles und des Massachusetts Institute of Technology.


Ceres Foto von Dawn Probe aufgenommen

Das Team arbeitete mit Protoplaneten-Schwerkraftdaten, die von der Dawn-Sonde nach dem Eintritt in die Umlaufbahn um Ceres gesammelt wurden. Ermakow und seine Kollegen nutzten das Langstrecken-Weltraumkommunikationsnetz der NASA, um kleine Änderungen in der Umlaufbahn des Raumfahrzeugs zu verfolgen, und konnten Form und Schwerkraft in Ceres messen, um dessen Zusammensetzung und Struktur zu bestimmen.

Sie fanden Anzeichen geologischer Aktivität in Ceres; wenn nicht zum gegenwärtigen Zeitpunkt, dann in der relativ jüngeren Vergangenheit. Dies kann in den drei Kratern - Okkator, Kervan und Yalod - und im einzigen hohen Berg von Ceres, Ahuna Mons, gesehen werden. Sie sind mit „Gravitationsanomalien“ verbunden, den Diskrepanzen zwischen Ceres 'Schwerkraftmodellen und dem, was die Dawn-Sonde in der Realität beobachtet.

Das Team kam zu dem Schluss, dass diese vier Merkmale und andere bemerkenswerte geologische Formationen Anzeichen für einen Kryovulkanismus unterirdischer Strukturen sind. Darüber hinaus stellten sie eine relativ geringe Dichte der Kruste fest, die näher am Eis als an festen Gesteinen liegt. Dies stimmte jedoch nicht mit der vorherigen Studie von Michael Bland vom US Geological Survey überein.

In einer Studie von Bland, die 2016 in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, wurde festgestellt, dass Eis wahrscheinlich nicht der Hauptbestandteil der dichten Kruste von Ceres ist, da es dafür zu weich ist. Natürlich stellt sich die Frage, wie die Kruste so leicht wie Eis sein kann, in ihrer Dichte mit ihr zusammenfällt und gleichzeitig viel haltbarer ist. Um diese Frage zu beantworten, versuchte das zweite Team, die Entwicklung der Oberfläche von Ceres zu simulieren.


Gravitationsdaten zu Ceres, die Hinweise auf seine Struktur geben

Ihre Studie „Die innere Struktur von Ceres, entdeckt unter Verwendung von Oberflächentopographie und Schwerkraft“ wurde in der Zeitschrift Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht. Das Team um Roger Fu, Associate Professor am Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences am MIT, bestand aus Mitarbeitern des Virginia Institute of Technology, des California Institute of Technology, des Southwest Research Institute, der US Geological Society und des Italian National Institute of Astrophysics.

Sie untersuchten die Stärke und Zusammensetzung der Ceres-Rinde und die innere Struktur anhand ihrer Topographie. Bei der Modellierung der Strömungen der Kruste des Protoplaneten stellten Fu und Kollegen fest, dass sie höchstwahrscheinlich aus einer Mischung aus Eis, Salzen, Steinen und Clathrathydraten besteht . Solche Strukturen, die aus einem von Wassermolekülen umgebenen Gasmolekül bestehen, werden 100-1000 stärker als Wassereis erhalten.

Nach ihrer Theorie kann eine solche hochfeste Struktur auf einer weicheren Schicht ruhen, die eine bestimmte Menge Flüssigkeit enthält. Dies ermöglicht es der Topographie von Ceres, sich im Laufe der Zeit zu ändern und Merkmale auszugleichen, die früher stärker hervorstachen. Diese Option beantwortet auch die Frage nach einem möglichen Ozean - er gefror und war von einer harten Kruste gebunden. Trotzdem muss sich ein Teil des Wassers unter der Oberfläche in einem flüssigen Zustand befinden.

Diese Theorie stimmt mit mehreren Modellen der thermischen Evolution überein, die veröffentlicht wurden, bevor Dawn in Ceres ankam. Modelle behaupten, dass sich in Ceres flüssiges Wasser befindet, ähnlich wie auf dem Mond des Jupiter in Europa und auf dem Mond des Saturn in Enceladus. Im Fall von Ceres kann diese Flüssigkeit jedoch die Überreste des alten Ozeans sein und nicht das Ergebnis der aktuellen geologischen Aktivität der Innenräume des Himmelskörpers.


Mögliche interne Struktur von Ceres

Zusammen zeigen diese Studien, dass Ceres eine lange und turbulente Geschichte hatte. Die erste Studie ergab, dass die Kruste von Ceres eine Mischung aus Eis, Salzen und Grundwasserleitern ist, die den größten Teil des alten Ozeans darstellt. Eine zweite Studie legt nahe, dass sich unter der harten Oberflächenkruste von Ceres eine weichere Schicht versteckt, was ein Zeichen dafür sein kann, dass Flüssigkeit aus dem Ozean verbleibt.

Julie Castillo-Rogerz, eine Teilnehmerin des Dawn-Projekts an JPL und Mitautorin beider Studien, erklärte: „Wir werden uns immer mehr bewusst, dass Ceres eine komplexe, dynamische Welt ist, in der in der Vergangenheit viel Wasser in der flüssigen Phase und in irgendeiner Form vorhanden war dann seine Menge in der Gegenwart. "

Am 19. Oktober 2017 kündigte die NASA an, dass die Dawn-Mission verlängert werden soll, bis das Fahrzeug keinen Kraftstoff mehr hat - dies würde irgendwann in der zweiten Hälfte des Jahres 2018 geschehen. Erneuerung bedeutet, dass sich Dawn im Umlauf um Ceres befindet, wenn sie im April 2018 das Perihel passiert. Zu diesem Zeitpunkt beginnt das Oberflächeneis zu verdampfen und bildet eine vorübergehende Atmosphäre.

Während dieses Zeitraums und darüber hinaus bleibt das Gerät in einer stabilen Umlaufbahn um Ceres und sendet weiterhin Informationen über diesen Protoplaneten. Die erhaltenen Daten werden dazu beitragen, unser Verständnis der frühen Stadien der Entwicklung des Sonnensystems und des Prozesses seiner Entwicklung über Milliarden von Jahren zu verbessern.

Vielleicht werden wir in Zukunft einen Apparat nach Ceres schicken, der an seine Oberfläche gehen und seine Topographie direkt untersuchen kann. Wenn alles klappt, können Missionen in Zukunft das Innere von Ceres sowie andere „ozeanische“ Welten wie Europa und Enceladus erkunden und herausfinden, was sich unter ihrer eisigen Oberfläche verbirgt!