Een van de meest opvallende kenmerken op het oppervlak van Ceres zijn de heldere vlekken in het midden van de Occator-krater die al opvielen toen NASA's ruimtesonde Dawn de dwergplaneet naderde. Wetenschappers onder leiding van het Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) hebben nu voor het eerst de ouderdom van dit heldere materiaal bepaald, die voornamelijk bestaat uit afzettingen van speciale minerale zouten. Met slechts ongeveer vier miljoen jaar, deze afzettingen zijn ongeveer 30 miljoen jaar jonger dan de krater zelf. Dit, evenals de verdeling en aard van het heldere materiaal in de krater, suggereert dat de Occator-krater het toneel is geweest van eruptieve uitbarstingen van ondergrondse pekel gedurende een lange periode en tot bijna voor kort. Ceres is dus het lichaam dat zich het dichtst bij de zon bevindt en dat cryovulkanische activiteit vertoont.

Bijna twee jaar lang, NASA's ruimtesonde Dawn vergezelde dwergplaneet Ceres, die om de zon draait binnen de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter. Tijdens het eerste deel van de missie, de sonde ging naar lagere en lagere banen totdat tussen december 2015 en september 2016 slechts ongeveer 375 kilometer hem van het oppervlak scheidde. Tijdens deze zogenaamde Low Altitude Mapping Orbit produceerden de Dawn Framing Camera's zeer opgeloste beelden van het oppervlak van Ceres met een resolutie van 35 meter per pixel. De Dawn Framing-camera's, Dawn's wetenschappelijke beeldvormingssysteem, zijn ontwikkeld en gebouwd en worden geëxploiteerd onder leiding van de MPS.

De onderzoekers van MPS hebben nu grondig onderzoek gedaan naar de complexe geologische structuren die te zien zijn in de gedetailleerde afbeeldingen van de Occator-krater. Deze structuren omvatten breuken, lawines, en jonger, kleinere kraters. "In deze gegevens de oorsprong en evolutie van de krater zoals deze zich vandaag presenteert, kan duidelijker dan ooit tevoren worden gelezen", zegt Andreas Nathues, Framed camera hoofdonderzoeker. Aanvullende aanwijzingen werden verschaft door metingen van de infraroodspectrometer VIR aan boord van Dawn.

De Occator-krater op het noordelijk halfrond van Ceres heeft een diameter van 92 kilometer. In het midden bevindt zich een kuil met een diameter van ongeveer 11 kilometer. Op sommige delen van de randen, grillige bergen en steile hellingen stijgen tot 750 meter hoog. In de put vormde zich een heldere koepel. Het heeft een diameter van 3 kilometer, is 400 meter hoog en vertoont opvallende breuken.

"Deze koepel bevat het helderste materiaal op Ceres, ", zegt MPS-wetenschapper Thomas Platz. Onderzoekers noemen het heldere materiaal in de centrale put Cerealia Facula. VIR-gegevens laten zien dat het rijk is aan bepaalde zouten, zogenaamde carbonaten. Omdat latere inslagen in dit gebied geen ander materiaal uit de diepte blootlegden, deze koepel bestaat mogelijk geheel uit helder materiaal. De verspreide lichtvlekken (Vinalia Faculae) die zich verder buiten in de krater bevinden, zijn bleker, vormen een dunnere laag en blijken – zoals VIR en cameragegevens laten zien – een mengsel te zijn van carbonaten en donker omringend materiaal.

Nathues en zijn team interpreteren de centrale put met zijn rotsachtige, gekartelde bergkam als een overblijfsel van een voormalige centrale berg. Het ontstond als gevolg van de inslag die zo'n 34 miljoen jaar geleden de Occator-krater creëerde en later instortte. De koepel van helder materiaal is veel jonger:slechts ongeveer vier miljoen jaar. De sleutel tot het bepalen van deze leeftijden was het nauwkeurig tellen en meten van kleinere kraters die door latere inslagen waren verscheurd. De basisveronderstelling van deze methode is dat oppervlakken met veel kraters ouder zijn dan oppervlakken die minder sterk "geperforeerd" zijn. Aangezien zelfs zeer kleine kraters zichtbaar zijn in afbeeldingen met een hoge resolutie, de nieuwe studie bevat de meest nauwkeurige datering tot nu toe.

"De leeftijd en het uiterlijk van het materiaal rond de heldere koepel geven aan dat Cerealia Facula werd gevormd door een terugkerend, eruptief proces, die ook materiaal naar de meer naar buiten gelegen gebieden van de centrale put slingerde", zegt Nathus. "Een enkele uitbarstingsgebeurtenis is nogal onwaarschijnlijk, " voegt hij eraan toe. Een kijkje in het Jupiter-systeem ondersteunt deze theorie. De manen Callisto en Ganymedes vertonen vergelijkbare koepels. Onderzoekers interpreteren ze als vulkanische afzettingen en dus als tekenen van cryovulkanisme.

De wetenschappers van MPS gaan ervan uit dat op Ceres een soortgelijk proces actief is. "De grote impact die de gigantische Occator-krater in het oppervlak van de dwergplaneet scheurde, moet oorspronkelijk alles hebben veroorzaakt en de latere cryovulkanische activiteit hebben veroorzaakt, ", zegt Nathues. Na de verstoring van de impact, de pekelonderzoekers vermoeden dat ofwel als een volledige laag of als verspreide plekken onder de rotsachtige mantel dichter bij het oppervlak konden komen. De lagere druk liet water en opgeloste gassen toe, zoals methaan en koolstofdioxide, om te ontsnappen aan de vorming van een systeem van ventilatieopeningen. Aan de oppervlakte, breuken verschenen waardoor de verzadigde oplossing uit de diepte losbarstte. De afgezette zouten vormden geleidelijk de huidige koepel.

De laatste van deze uitbarstingen moet vier miljoen jaar geleden het huidige oppervlak van de koepel hebben gecreëerd. Of de cryovulkanische activiteit volledig is gestopt of op een lager niveau aan de gang is, is nog onduidelijk. Foto's van de krater met waas wanneer ze vanuit bepaalde hoeken worden afgebeeld, lijken voor het laatste te spreken. Eind 2015 al De onderzoekers van MPS verklaarden dit fenomeen met de sublimatie van water.

Recente onderzoeken ondersteunen deze interpretatie. De MPS-onderzoekers evalueerden talloze afbeeldingen van de Occator-krater uit een vroege fase van de missie, genomen vanaf een afstand van 14, 000 kilometer en vanuit lage hoeken. Ze vertonen duidelijk variaties in helderheid volgens een dagritme. "De aard van de lichtverstrooiing aan de onderkant van Occator verschilt fundamenteel van die op andere delen van het Ceres-oppervlak, MPS-onderzoeker Guneshwar Singh Thangjam beschrijft het resultaat van zijn analyse. "De meest waarschijnlijke verklaring is dat nabij de kraterbodem een ​​optisch dunne, semi-transparante waas wordt gevormd, " voegt hij eraan toe. De onderzoekers geloven dat de waas mogelijk wordt gevormd door sublimatie van water dat uit breuken in de bodem van de krater komt wanneer het wordt blootgesteld aan zonlicht.