Op het eerste gezicht, Ceres, het grootste lichaam in de belangrijkste asteroïdengordel, ziet er misschien niet ijzig uit. Beelden van NASA's Dawn-ruimtevaartuig hebben een donkere, zwaar bekraterde wereld waarvan het helderste gebied is gemaakt van sterk reflecterende zouten - geen ijs. Maar nieuw gepubliceerde onderzoeken van Dawn-wetenschappers laten twee duidelijke bewijslijnen zien voor ijs op of nabij het oppervlak van de dwergplaneet. Onderzoekers presenteren deze bevindingen op de 2016 American Geophysical Union-bijeenkomst in San Francisco.

"Deze studies ondersteunen het idee dat ijs vroeg in de geschiedenis van Ceres van steen gescheiden is, vormt een ijsrijke korstlaag, en dat ijs in de loop van de geschiedenis van het zonnestelsel aan de oppervlakte is gebleven, " zei Carol Raymond, plaatsvervangend hoofdonderzoeker van de Dawn-missie, gebaseerd op NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië.

Waterijs op andere planetaire lichamen is belangrijk omdat het een essentieel ingrediënt is voor het leven zoals wij dat kennen. "Door lichamen te vinden die in het verre verleden waterrijk waren, we kunnen aanwijzingen ontdekken over waar leven mogelijk heeft bestaan ​​in het vroege zonnestelsel, ' zei Raymond.

IJs is overal op Ceres

Het bovenste oppervlak van Ceres is rijk aan waterstof, met hogere concentraties op middelhoge tot hoge breedtegraden - consistent met brede vlaktes van waterijs, volgens een nieuwe studie in het tijdschrift Wetenschap .

"Op Ceres, ijs is niet alleen gelokaliseerd in een paar kraters. Het is overal, en dichter bij het oppervlak met hogere breedtegraden, " zei Thomas Prettyman, hoofdonderzoeker van Dawn's gammastraal- en neutronendetector (GRaND), gevestigd aan het Planetary Science Institute, Tucson, Arizona.

Onderzoekers gebruikten het GRaND-instrument om de concentraties waterstof te bepalen, ijzer en kalium in de bovenste tuin (of meter) van Ceres. GRaND meet het aantal en de energie van gammastralen en neutronen die uit Ceres komen. Neutronen worden geproduceerd als galactische kosmische stralen interageren met het oppervlak van Ceres. Sommige neutronen worden door het oppervlak geabsorbeerd, terwijl anderen ontsnappen. Omdat waterstof neutronen vertraagt, het wordt geassocieerd met minder ontsnappende neutronen. op Ceres, waterstof is waarschijnlijk in de vorm van bevroren water (dat is gemaakt van twee waterstofatomen en één zuurstofatoom).

In plaats van een stevige ijslaag, er is waarschijnlijk een poreus mengsel van rotsachtige materialen waarin ijs de poriën vult, onderzoekers gevonden. De GRaND-gegevens laten zien dat het mengsel ongeveer 10 gewichtsprocent ijs is.

"Deze resultaten bevestigen bijna drie decennia geleden voorspellingen dat ijs miljarden jaren kan overleven net onder het oppervlak van Ceres, "Zei Prettyman. "Het bewijs versterkt het argument voor de aanwezigheid van waterijs aan de oppervlakte op andere asteroïden in de hoofdgordel."

Aanwijzingen voor het innerlijke leven van Ceres

Concentraties van ijzer, waterstof, kalium en koolstof leveren verder bewijs dat de bovenste laag materiaal die Ceres bedekte, werd veranderd door vloeibaar water in het binnenste van Ceres. Wetenschappers theoretiseren dat het verval van radioactieve elementen in Ceres warmte produceerde die dit veranderingsproces aanstuurde, Ceres scheiden in een rotsachtige binnenkant en ijzige buitenste schil. Scheiding van ijs en gesteente zou leiden tot verschillen in de chemische samenstelling van het oppervlak en het interieur van Ceres.

Omdat meteorieten, koolstofhoudende chondrieten genaamd, ook door water werden veranderd, wetenschappers zijn geïnteresseerd om ze te vergelijken met Ceres. Deze meteorieten komen waarschijnlijk van lichamen die kleiner waren dan Ceres, maar had een beperkte vloeistofstroom, dus ze kunnen aanwijzingen geven over de innerlijke geschiedenis van Ceres. De Science-studie toont aan dat Ceres meer waterstof en minder ijzer heeft dan deze meteorieten, misschien omdat dichtere deeltjes zonken terwijl pekelrijke materialen naar de oppervlakte stegen. Alternatief, Ceres of zijn componenten zijn mogelijk gevormd in een ander deel van het zonnestelsel dan de meteorieten.

IJs in permanente schaduw

Een tweede studie, onder leiding van Thomas Platz van het Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen, Duitsland, en gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie , gericht op kraters die voortdurend in de schaduw staan ​​op het noordelijk halfrond van Ceres. Wetenschappers hebben honderden koude, donkere kraters die 'koude vallen' worden genoemd - bij minder dan min 260 graden Fahrenheit (110 Kelvin), ze zijn zo koud dat heel weinig van het ijs in de loop van een miljard jaar in damp verandert. Onderzoekers vonden afzettingen van helder materiaal in 10 van deze kraters. In een krater die gedeeltelijk door de zon wordt beschenen, Dawn's infrarood mapping spectrometer bevestigde de aanwezigheid van ijs.

Dit suggereert dat waterijs kan worden opgeslagen in koude, donkere kraters op Ceres. IJs in koude vallen is eerder gezien op Mercurius en, in enkele gevallen, op de maan. Al deze lichamen hebben kleine hellingen ten opzichte van hun rotatie-assen, dus hun polen zijn extreem koud en bezaaid met aanhoudend beschaduwde kraters. Wetenschappers geloven dat botsende lichamen mogelijk ijs hebben geleverd aan Mercurius en de maan. De oorsprong van Ceres' ijs in koude vallen is mysterieuzer, echter.

"We zijn geïnteresseerd in hoe dit ijs daar is gekomen en hoe het zo lang heeft kunnen duren, "Zei co-auteur Norbert Schorghofer van de Universiteit van Hawaï. "Het kan afkomstig zijn van Ceres' ijsrijke korst, of het had vanuit de ruimte kunnen worden afgeleverd."

Ongeacht de oorsprong ervan, watermoleculen op Ceres hebben het vermogen om van warmere streken naar de polen te springen. Een ijle wateratmosfeer is gesuggereerd door eerder onderzoek, inclusief de waarnemingen van waterdamp door de Herschel Space Observatory in Ceres in 2012-13. Watermoleculen die het oppervlak verlaten, vallen terug op Ceres, en zou in koude vallen kunnen landen. Bij elke hop is er een kans dat het molecuul verloren gaat in de ruimte, maar een fractie van hen belandt in de koude vallen, waar ze zich ophopen.

'Heldere vlekken' krijgen namen

Het helderste gebied van Ceres, in de krater Occator op het noordelijk halfrond, schijnt niet door ijs, maar eerder vanwege sterk reflecterende zouten. Een nieuwe video, geproduceerd door het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) in Berlijn, simuleert de ervaring van vliegen rond deze krater en het verkennen van de topografie. centrale heldere regio van Occator, waaronder een koepel met breuken, is onlangs Cerealia Facula genoemd. De cluster van minder reflecterende vlekken van de krater ten oosten van het centrum wordt Vinalia Faculae genoemd.

"Het unieke interieur van Occator is mogelijk ontstaan ​​in een combinatie van processen die we momenteel onderzoeken, " zei Ralf Jaumann, planetaire wetenschapper en Dawn co-onderzoeker bij DLR. "De impact die de krater heeft veroorzaakt, kan de opwelling van vloeistof vanuit Ceres hebben veroorzaakt, die de zouten achterlieten."

De volgende stappen van Dawn

Dawn begon zijn uitgebreide missiefase in juli, en vliegt momenteel in een elliptische baan van meer dan 4, 500 mijl (7, 200 kilometer) van Ceres. Tijdens de eerste missie, Dawn cirkelde en bereikte al zijn oorspronkelijke doelen bij Ceres en protoplaneet Vesta, die het ruimtevaartuig bezocht van juli 2011 tot september 2012.