Planet kerdil Ceres adalah tubuh yang agak unik dan sebagian besar misterius yang telah dipelajari dengan cermat oleh penyelidikan NASA Dawn sejak musim semi 2015. Ceres berputar mengelilingi Matahari antara Mars dan Jupiter di sabuk asteroid, tetapi temuan ilmiah Dawn menunjukkan bahwa ia tiba di "tempat parkir" saat ini dari jarak yang lebih jauh.
Ceres ditemukan lebih dari 200 tahun yang lalu, tetapi selama hampir dua abad orang tidak dapat melihat apa pun kecuali titik atau bintik kecil karena ketidaksempurnaan dalam optik. Penemuan Sabuk Asteroid Utama dimulai dengan Ceres, dan karena kemiripan eksternal mereka dengan bintang yang jauh, asteroid mendapatkan nama mereka - "seperti bintang". Ukurannya sangat kecil sehingga teleskop masa lalu dan abad sebelumnya tidak dapat membedakan setidaknya beberapa detail permukaan. Pada awalnya Ceres dianggap sebagai planet, tetapi dengan cepat "diturunkan" menjadi asteroid, dan dalam peringkat ini ia menghabiskan dua abad. Diskusi tentang status Pluto menyebabkan penyempurnaan dari istilah "planet" dan pengenalan istilah baru "planet kerdil". Pada tahun 2006, Ceres menerima gelar planet kerdil, dan di antara mereka menjadi yang terkecil dan paling dekat dengan Bumi. Pada saat ini, Teleskop Luar Angkasa Hubble dapat melihatnya dengan lebih baik dan menunjukkan bentuk bola, berkat judul ini didapat. Diameter Ceres sekitar 950 km, yang 3,5 kali lebih kecil dari bulan kita dan 2,5 kali lebih kecil dari diameter Pluto. Satelit Charon Pluto sedikit lebih besar dari Ceres, tetapi ia terbang mengelilingi Matahari dengan sendirinya, dan karenanya telah mendapatkan gelar khusus.
Sisa dari planet katai: Pluto, Eris, Haumea dan Makemake berputar lebih jauh - di luar orbit Neptunus. Dari jumlah tersebut, hanya Pluto yang dikunjungi sebentar oleh New Horizons Earth Probe. Pada tahun 2015, stasiun otomatis antar-planet Dawn (Dawn) tiba di Ceres, dalam tiga tahun stasiun ini mengubah beberapa orbit dengan ketinggian berbeda: 5100-4400-1500-385-200 km, dan sekarang Ceres adalah planet kerdil yang paling banyak dipelajari.
Dawn - adalah penyelidikan klasik untuk mempelajari benda-benda atmosfer di tata surya: teleskop pankromatik kecil dengan delapan filter spektral pada roda, spektrometer inframerah dan spektrometer gamma-neutron ditempatkan di papan.
Fitur desain Dawn adalah sistem propulsi - menggunakan mesin ion roket listrik. Fitur dari mesin-mesin ini adalah tingkat tinggi dari aliran gas reaktif, yang memungkinkan mereka untuk mengkonsumsi persediaan jauh lebih ekonomis daripada mesin kimia yang lebih umum. Kerugian dari penukar ion adalah jumlah gas yang dapat diabaikan dalam aliran jet. Karena itu, ketika mesin kimia perlu dinyalakan selama beberapa menit, ion harus bekerja selama puluhan jam. Selain itu, mesin roket listrik membutuhkan banyak energi, sehingga Dawn dilengkapi dengan panel surya dengan jangkauan hampir 20 meter.
Terlepas dari kekurangan mesin ion, mereka memungkinkan Dawn melakukan perjalanan panjang dan multi-tahap di sabuk asteroid dan melakukan program ilmiah yang kompleks. Mulai tahun 2007, Dawn tiba di asteroid terbesar di sabuk Utama antara Mars dan Jupiter - Barat. Tubuh batu kasar berbentuk telur ini berukuran sekitar 550 km. Jika Vesta memiliki bentuk bulat seperti Ceres, maka itu juga akan disebut planet kerdil.
Fajar memasuki orbit di sekitar Vesta, dan lebih dari setahun mempelajarinya dari tiga orbit yang berbeda. Kemudian probe memanfaatkan traksi ion, dan kembali ke lintasan antarplanet untuk mencapai tujuan penting berikutnya - planet kerdil Ceres. Penerbangan itu berlangsung dua setengah tahun.
Fakta penasaran: Fajar menghabiskan delapan tahun di sabuk asteroid dan membuat tiga orbit mengelilingi Matahari, tetapi tidak bertemu asteroid tunggal kecuali Vesta. Ini adalah contoh yang bagus tentang bagaimana ruang yang dipenuhi asteroid berada di tengah-tengah Sabuk Utama. Jika ada setidaknya satu asteroid terkenal di jalan, NASA tidak akan kehilangan kesempatan untuk mempelajarinya setidaknya dari kejauhan dan lintasan yang lewat.
Pemulihan hubungan dengan Ceres pada musim dingin 2015 segera dimulai dengan intrik - pada permukaan planet kerdil yang gelap (sedikit lebih gelap dari bulan), beberapa bintik putih terang ditemukan terkonsentrasi di bagian bawah satu kawah. Sebelumnya, teleskop ruang inframerah ESA Herschel menentukan pelepasan uap air pada intensitas sekitar 3 kg / detik pada titik ini, tetapi para ilmuwan mengajukan hipotesis es air dengan hati-hati, mempertimbangkan kemungkinan lain.
Air di Ceres tidak mengejutkan siapa pun, bahkan lebih awal, analisis karakteristik orbitalnya memungkinkan untuk menghitung massanya, dan setelah menyesuaikan ukurannya, mereka memperoleh kerapatan rata-rata 2,1 g per cm kubik. Ini sangat kecil dibandingkan dengan asteroid batu. Sebagai contoh, Vesta memiliki kerapatan 3,4 g per cm kubik, batuan basal paling umum di Tata Surya memiliki kerapatan sekitar 2,6 g per cm kubik. Oleh karena itu, bahkan sebelum kedatangan Fajar, kandungan air yang besar hingga 50% dalam mantel Ceres diasumsikan. Sebagai perbandingan, meteorit yang tiba di Bumi dari Vesta mengandung tidak lebih dari 0,04% air.
Bentuk bola Ceres menunjukkan diferensiasi masa lalu, yaitu pemisahan menjadi inti batu, mungkin dicampur dengan logam, dan mantel batu-es. Semua ini ditutupi dengan lapisan tipis regolith yang telah terakumulasi selama miliaran tahun di permukaan.
Penemuan Dawn dimulai dengan bintik-bintik cerah di kawah yang disebut Occator, tapi itu baru permulaan. Segera melihat fitur lain yang terlihat - kerucut gunung yang hampir biasa, disebut Akhuna. Itu menonjol dengan latar belakang rata-rata "kekasaran" permukaan, naik 5 km dengan basis 20 km. Di dekat gunung ada kawah meteorit yang dalam dengan ukuran yang sama, tetapi mereka mungkin tidak terhubung. Tetapi di sisi berlawanan dari planet katai adalah kawah tertua dan terbesar di Ceres dari asteroid dengan diameter 280 km. Mungkin Gunung Akhuna adalah gunung berapi yang terbentuk pada titik fokus gelombang seismik pada saat tumbukan dari belakang. Proses serupa dapat terjadi di Merkurius (Dataran Panas), Mars (dataran tinggi Farsidos dan Elysius), Bumi (dataran tinggi Putorana). Bukti vulkanisme di Gunung Akhuna ditemukan menggunakan spektrometer inframerah - deposit natrium karbonat ditentukan di bagian atas dan lereng. Kemungkinan besar, Akhuna adalah cryovolcano, mis. gunung berapi memuntahkan air dengan berbagai kotoran. Sayangnya, gunung itu tidak memiliki jejak baru vulkanisme.
Dalam dua tahun, Dawn mampu mengidentifikasi banyak bahan yang menunjukkan aktivitas geologi dan kimia air cair di Ceres: ditemukan lempung yang merupakan hasil erosi batuan vulkanik, natrium karbonat, dan variannya yang terkait dengan air dalam bentuk hidrokarbon, yang lebih dikenal sebagai makanan. soda, juga banyak ditemukan. Senyawa organik bertanggung jawab untuk sedikit memudarnya emisi dari beberapa kawah meteorit. Selain itu, ternyata evolusi permukaan masih berlangsung: tanah longsor turun dari lereng beberapa kawah, air menguap dari area permukaan yang dipanaskan oleh matahari, menciptakan atmosfer sementara, dan mengendap beku di bayangan dingin.
Bukti paling terang tentang aktivitas hidrotermal di Ceres adalah titik paling terang di kawah Occator. Kawah itu sendiri muncul sekitar 80 juta tahun yang lalu, tetapi deposit putih, yang juga berubah menjadi soda, 30 juta tahun lebih muda dari itu. Endapan paling segar umumnya baru-baru ini berdasarkan standar geologi - sekitar 4 juta tahun. Di pusat tempat karbonat terbesar, kubah cryovolcanic juga naik, hanya jauh lebih kecil dari Akhuna.
Misteri lain melemparkan studi tentang bidang gravitasi Ceres. Menurut hasilnya, kepadatan lapisan atas planet katai ini cukup rendah - lebih dekat ke es daripada ke batu. Menurut penelitian sebelumnya, air harus mencapai 40-50% dari mantel atas. Pada saat yang sama, stabilitas formasi geologi besar, seperti Gunung Akhuna atau banyak kawah dalam, mengejutkan. Permafrost normal tidak akan menahan struktur seperti itu karena daktilitas es. Ternyata sesuatu di dalam "memegang bingkai". Para ilmuwan telah menyarankan bahwa clathrates bertindak sebagai "penguat" dari es usus Ceres - gas hidrat adalah senyawa kristal air dan berbagai gas yang terbentuk pada rasio suhu dan tekanan tertentu. Misalnya, metana hidrat dari air dan metana terjadi pada 0 derajat. Celcius pada tekanan 50 atm, dengan penurunan suhu, tekanan yang diperlukan berkurang. Clathrates bisa 100-1000 kali lebih kuat dari es, dengan kepadatan yang sama. Yaitu, kita miliki di hadapan kita bukti tidak langsung dari zat volatil yang tersembunyi di kedalaman Ceres, yang tidak lagi ada di permukaan.
Konfirmasi lain dari degassing Ceres di masa lalu adalah rantai kawah kecil yang ditemukan selebar 1-4 km, hingga 500 km. Agaknya, mereka muncul secara teratur atas keretakan di kerak planet kerdil. Celah dapat memiliki asal yang berbeda: dari tektonik, dari dampak asteroid yang kuat, dari perubahan volume benda kosmik karena pendinginannya ... Tetapi masing-masing alasan ini memiliki tanda-tanda tertentu yang tidak ada di Ceres. Hipotesis yang paling meyakinkan adalah degassing tepatnya, ketika aliran gas dari reservoir internal dilepaskan dari kerak melalui celah-celah.
Temuan paling menarik di Ceres adalah amonia yang ditemukan di permukaan dengan karbonat dan tanah liat. Amonia yang dilarutkan dalam air menurunkan titik beku, yang memungkinkan cryovolcanoes meletus bahkan pada suhu di bawah nol. Amonia menarik terutama karena menunjukkan asal Ceres di suatu tempat di luar orbitnya saat ini, mis. dia adalah alien di sabuk asteroid utama.
Kesimpulan ini mengikuti karena apa yang disebut "Garis salju" (garis beku) - jarak dari Matahari, di mana panas menjadi tidak cukup untuk mempertahankan bentuk gas, yang mengarah ke kondensasi gas menjadi bentuk padat. Selama pembentukan tata surya, garis salju untuk air terletak pada jarak sekitar 420 juta km dari matahari, yaitu tentang di mana Ceres berputar. Sekarang garis air salju terletak lebih jauh - sekitar 750 juta km dari Matahari - hampir di orbit Yupiter. Lebih dekat ke jarak ini hanya planet-planet batu, satelit, dan asteroid berputar, es yang hanya dapat berada di kutub, atau di bayangan, atau di bawah permukaan. Di puncak gunung bumi, es bertahan karena tekanan atmosfer. Lebih jauh dari garis salju berair adalah komet es, dan hampir semua bulan di planet ini terbuat dari es atau ditutupi dengan es.
Tidak seperti air, amonia memiliki suhu kondensasi yang lebih rendah, dan selama pembentukan tata surya, garis saljunya terletak sekitar 80 juta km lebih jauh dari orbit Ceres, mis. dia tidak dapat mengambil bagian dalam penciptaannya. Ada tanda-tanda tidak langsung lainnya bahwa Ceres adalah tamu di Sabuk Utama. Seperti yang telah disebutkan, air di planet kerdil jauh lebih besar daripada di asteroid terdekat. Pengecualian hanya ada di komet "merosot", dan asteroid jauh di orbit Jupiter. Hampir semua asteroid besar utama dari Sabuk Utama memiliki keluarga mereka sendiri, yaitu kelompok asteroid kecil yang memiliki karakteristik spektral yang sama dan mengorbit dekat, tetapi Ceres tidak.
Secara umum, harus diakui bahwa Ceres lebih mirip dalam bentuk dan komposisinya dengan bulan-bulan besar Jupiter atau bahkan dengan planet kerdil lainnya, seperti Pluto. Bulan-bulan bulat Saturnus umumnya kurang padat daripada Ceres, karena kandungan esnya yang lebih tinggi. Pluto lebih padat dari satelit es, tetapi tidak mencapai Ceres, tetapi ia bisa mendapatkan kepadatan karena "keluarnya" gas ringan, sudah setelah mendekati Matahari. Kemiringan orbit Ceres menunjukkan bahwa ia tidak berasal dari Yupiter, jadi mungkin ia dulunya adalah planet kerdil di belakang tata surya. Mungkin penelitian yang lebih detail akan memberikan jawaban.
Fajar sekarang bersiap untuk pindah ke orbit final terendah dengan ketinggian 50 km, ini menjanjikan detail baru di permukaan dan penemuan baru. Meskipun di masa depan ada baiknya meluncurkan probe pendaratan di sana. Penemuan yang sudah dibuat sudah cukup untuk memahami kepentingannya yang tinggi untuk studi sejarah dan evolusi tata surya.