Ceres, met een diameter van bijna 1.000 km (620 mijl), is het grootste lichaam in de asteroïdengordel. Tussen 2015 en 2018 bezocht NASA's door ionen aangedreven Dawn-ruimtevaartuig de dwergplaneet, op zoek naar aanwijzingen om ons te helpen begrijpen hoe ons zonnestelsel is gevormd. Ceres is de eerste dwergplaneet die ooit door een ruimtevaartuig is bezocht.
Nu wetenschappers met de gegevens van Dawn hebben gewerkt, beginnen we te zien hoe ongebruikelijk Ceres is. Een van de meest schokkende bevindingen van Dawn is de vulkaan Ahuna Mons, een functie die niet op zijn plaats lijkt in deze kleine wereld. Nu hebben wetenschappers van het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum (DLR) ontdekt hoe dit vreemde kenmerk zich op deze intrigerende kleine planeet heeft gevormd.
"In deze regio is het interieur van Ceres niet solide en stijf, maar bewegend en op zijn minst gedeeltelijk vloeibaar."
Wladimir Neumann, DLR Institute of Planetary Research.
Ahuna Mons stijgt 4 km (2,5 mijl) van het oppervlak van Ceres. De zijkanten zijn glad en zonder kenmerken, een signaal dat de vulkaan onlangs heeft gevormd en er niet lang genoeg is geweest om het kraterachtige uiterlijk op de rest van Ceres 'oppervlak aan te nemen. Na het meten van de zwaartekracht van Ceres en het bestuderen van de inwendige structuur van de dwergplaneet, zeggen wetenschappers dat de vulkaan is ontstaan toen een bel van modder, zout water en rots opsteeg vanuit het centrum van Ceres. Die bubbel brak door een zwak punt in Ceres 'korst en vormde Ahuna Mons.
Dus eigenlijk is het een gigantische moddervulkaan.
Ottaviano Ruesch van de European Space Agency (ESA), de hoofdauteur van de studie, zei: “We waren heel blij om te kunnen achterhalen welk proces in de mantel van Ceres, net onder Ahuna Mons, verantwoordelijk was voor het brengen van materiaal naar het oppervlak."
Het onderzoek waarin deze resultaten worden beschreven, is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience. Er waren wetenschappers van DLR, het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum en de universiteit van Munster bij betrokken. Het heet 'Drijfmestextrusie op Ceres vanaf een convectieve modderdragende mantel'.
Zodra de slurry van pekel, modder en rots het interieur van Ceres ontsnapte, raakte het de kou van de ruimte. Ceres heeft geen atmosfeer, dus stolde het materiaal in de vorm die we nu zien.
Een van de bijdragers aan deze studie is Wladimir Neumann van het DLR Institute of Planetary Research in Berlin-Adlershof en de universiteit van Münster. In een persbericht zei hij: 'In deze regio is het interieur van Ceres niet solide en stijf, maar bewegend en op zijn minst gedeeltelijk vloeibaar. Deze ‘bel’ die zich in de mantel van Ceres onder Ahuna Mons heeft gevormd, is een mengsel van zout water en gesteente. "
Wetenschappers die Ceres bestuderen, gaan ervan uit dat de dwergplaneet qua samenstelling vergelijkbaar is met andere lichamen in dezelfde regio. Volgens die veronderstelling bestaat Ceres voornamelijk uit kiezelhoudende gesteenten. (Kiezelhoudende gesteenten bestaan grotendeels uit silica of siliciumdioxide: SiO2.) Maar er zal ook een aanzienlijke hoeveelheid waterijs zijn, en waarschijnlijk lagen vloeibaar water. Ze gaan er ook van uit dat Ceres een groter aandeel zoet water en ijs bevat dan de aarde. Ze denken dat tot een kwart van de massa van de dwergplaneet ijs of water is.
Het interieur van Ceres is gedifferentieerd, wat betekent dat na verloop van tijd de materialen waaruit het interieur van de planeet bestaat, in verschillende lagen zijn gescheiden. Zware elementen zoals ijzer verzonken naar het midden, terwijl lichtere stoffen zoals water of aluminiumhoudende rotssilicaten opstegen. Hoewel Ceres 4,5 miljard jaar oud is, produceert radioactief verval van elementen binnen de planeet nog steeds warmte, net als op aarde.
Deze warmte genereert bellen van de slurry van pekel, modder en gesteente, die van onderaf tegen de vaste korst drukken. Dit vormt koepels tot een kilometer hoog en wanneer de druk door de korst breekt, stroomt de slurry over het oppervlak en stolt.
Natuurlijk is er geen manier om deze bubbels in Ceres 'interieur te zien. Gravitatieve lezingen verraden hun aanwezigheid.
Het zwaartekrachtveld van Ceres in Ahuna Mons is een anomalie en wetenschappers hebben die anomalie gemeten door de snelheid en hoogte van Dawn te volgen. Terwijl Dawn over de vulkaan vloog, versnelde de zwaartekracht het ruimtevaartuig en verlaagde het zijn baan een beetje. Het Doppler-effect van die veranderingen in snelheid en hoogte op de radiocommunicatie van het ruimtevaartuig gaf het weg. "We hebben deze anomalie van dichterbij bekeken en uit verdere modellering bleek dat het een uitstulping in de mantel van Ceres moest zijn", zegt Ottaviano Ruesch, hoofdauteur van de studie. "De conclusie was duidelijk: het mengsel van vloeibare stoffen en rotsen was naar de oppervlakte gekomen en had zich opgestapeld in Ahuna Mons."
Dit type cryovulkanisme is wijdverbreid in het buitenste zonnestelsel. Sommige manen van Jupiter en Saturnus vertonen er bewijs van, en Pluto ook. Maar die werelden zijn groter. Deze studie toont aan dat dwergplaneten, en misschien zelfs grote asteroïden, in hun interieur bellen van zout en rots kunnen vormen, die vervolgens naar de oppervlakte kunnen stijgen en kunnen ontsnappen. Planetaire wetenschappers denken dat dit proces miljarden jaren kan duren, zolang radioactief verval het interieur nog steeds verwarmt.
Bronnen:
- Persbericht: een nieuw en ongebruikelijk type vulkanische activiteit
- Research Paper: Extrusie van drijfmest op Ceres vanuit een convectieve modderdragende mantel
- NASA: Dawn Mission Overview
- Wikipedia-vermelding: Ceres
