Als het grootste lichaam in de asteroïdengordel is Ceres al lang een bron van fascinatie voor astronomen. Behalve dat het de enige asteroïde is die groot genoeg is om onder zijn eigen zwaartekracht afgerond te worden, is het ook de enige kleine planeet die zich in de baan van Neptunus bevindt. En met de komst van de Dageraad sonde rond Ceres in maart 2015, zijn we getrakteerd op een gestage stroom van wetenschappelijke vondsten over deze protoplaneet.
De laatste vondst, die als een verrassing is gekomen, heeft te maken met de samenstelling van de planeet. In tegenstelling tot wat eerder werd vermoed, blijkt uit nieuw bewijs dat Ceres grote hoeveelheden waterijs nabij het oppervlak heeft. Dit en ander bewijs suggereert dat Ceres onder zijn rotsachtige, ijzige oppervlak afzettingen van vloeibaar water heeft die een belangrijke rol hadden kunnen spelen in zijn evolutie.
Dit bewijs werd gepresenteerd tijdens de bijeenkomst van de American Geophysical Union 2016, die op maandag 12 december in San Fransisco van start ging. Tijdens de duizenden seminars waarin de grootste bevindingen van het afgelopen jaar op het gebied van ruimte en aardwetenschappen werden beschreven - waaronder updates van de Curiosity-missie - deelden de leden van het Dawn-missieteam de resultaten van hun onderzoek, dat onlangs werd gepubliceerd in Wetenschap.
Met de titel 'Uitgebreid waterijs binnen Ceres' ingrijpend veranderde regoliet: Bewijs uit nucleaire spectroscopie ', beschrijft het onderzoek van het missieteam hoe gegevens verzameld door Dawn's Gamma Ray en Neutron Detector (GRaND) bepaalden de concentraties waterstof, ijzer en kalium in de Ceres-korst. Door dit te doen, kon het beperkingen stellen aan het ijsgehalte van de planeet en hoe het oppervlak waarschijnlijk werd veranderd door vloeibaar water in het interieur van Ceres.
Kortom, het GRaND-instrument detecteerde hoge niveaus van waterstof in de bovenste structuur van Ceres (10 gew.%), Die het meest prominent rond de middelste breedtegraden verscheen. Deze metingen kwamen overeen met brede vlakken van waterijs. De GRaND-gegevens toonden ook aan dat het ijs, in plaats van te bestaan uit een vaste ijslaag, waarschijnlijk de vorm zou aannemen van een poreus mengsel van rotsachtige materialen (waarin ijs de poriën vult).
Eerder werd gedacht dat ijs alleen bestond in bepaalde kratergebieden op Ceres, en men dacht dat het het gevolg was van inslagen die waterijs afzetten in de loop van de lange geschiedenis van Ceres. Maar zoals Thomas Prettyman - de hoofdonderzoeker van Dawns GRaND-instrument - zei in een NASA-persbericht, heroverwegen wetenschappers deze positie nu:
“Op Ceres is ijs niet alleen gelokaliseerd in een paar kraters. Het is overal en dichter bij de oppervlakte met hogere breedtegraden. Deze resultaten bevestigen voorspellingen van bijna drie decennia geleden dat ijs miljarden jaren kan overleven net onder het oppervlak van Ceres. Het bewijsmateriaal bevestigt de argumenten voor de aanwezigheid van bijna-oppervlaktewaterijs op andere asteroïden van de hoofdgordel. ”
De concentraties ijzer, kalium en koolstof die door het GRaND-instrument worden gedetecteerd, ondersteunen ook de theorie dat het oppervlak van Ceres is veranderd door vloeibaar water in het interieur. Kortom, wetenschappers theoretiseren dat het verval van radioactieve elementen in Ceres voldoende warmte creëerde om ervoor te zorgen dat de structuur van de protoplaneet onderscheid maakte tussen een rotsachtig interieur en een ijzige buitenste schil - waardoor ook mineralen zoals die waargenomen in het oppervlak konden worden afgezet.
Evenzo onderzocht een tweede studie, uitgevoerd door onderzoekers van het Max Planck Institute for Solar Research, honderden permanent beschaduwde kraters op het noordelijk halfrond van Ceres. Volgens deze studie, die onlangs verscheen in Natuurastronomie, deze kraters zijn "cold traps", waar de temperatuur daalt tot minder dan 11 ° K (-163 ° C; -260 ° F), waardoor wordt voorkomen dat alle kleine hoeveelheden ijs in damp veranderen en ontsnappen.
Binnen tien van deze kraters vond het onderzoeksteam afzettingen van helder materiaal, dat doet denken aan wat Dageraad gespot in de Occator Crater. En in een die gedeeltelijk zonovergoten was, Dawn's infrarood mapping spectrometer bevestigde de aanwezigheid van ijs. Dit suggereert dat waterijs wordt opgeslagen in de donkere kraters van Ceres op een manier die vergelijkbaar is met wat is waargenomen rond de poolgebieden van zowel Mercurius als de maan.
Waar dit water vandaan kwam (d.w.z. of het al dan niet door meteoren was afgezet) blijft een mysterie. Maar hoe dan ook, het laat zien dat watermoleculen op Ceres van warmere middenbreedten naar de koudere, donkerdere poolgebieden kunnen bewegen. Dit geeft nog meer gewicht aan de theorie dat Ceres mogelijk een zwakke waterdampatmosfeer heeft, die in 2012-2013 werd gesuggereerd op basis van door de Herschel Space Observatory verkregen bewijs.
Dit alles komt erop neer dat Ceres een waterige en geologisch actieve protoplaneet is, een die aanwijzingen zou kunnen geven over hoe het leven miljarden jaren geleden bestond. Zoals Carol Raymond, adjunct-hoofdonderzoeker van de Dawn-missie, ook uitlegde in het NASA-persbericht:
"Deze studies ondersteunen het idee dat ijs al vroeg in de geschiedenis van Ceres van steen is gescheiden en een ijsrijke korstlaag heeft gevormd, en dat ijs gedurende de geschiedenis van het zonnestelsel aan de oppervlakte is gebleven. Door lichamen te vinden die in het verre verleden waterrijk waren, kunnen we aanwijzingen ontdekken waar het leven mogelijk heeft bestaan in het vroege zonnestelsel. ”
In juli begon Dawn aan zijn uitgebreide missiefase, die bestaat uit het uitvoeren van nog een aantal banen van Ceres. Momenteel vliegt het in een elliptische baan op een afstand van meer dan 7.200 km (4.500 mijl) van de protoplanet. Het ruimtevaartuig zal naar verwachting tot 2017 werken en tot het einde een eeuwigdurende satelliet van Ceres blijven.
