Mineralen die water bevatten zijn wijdverbreid op Ceres, wat suggereert dat de dwergplaneet in het verleden mogelijk een wereldwijde oceaan heeft gehad. Wat is er van die oceaan geworden? Zou Ceres vandaag nog vloeistof kunnen hebben? Twee nieuwe onderzoeken van NASA's Dawn-missie werpen licht op deze vragen.

Het Dawn-team ontdekte dat de korst van Ceres een mengsel is van ijs, zouten en gehydrateerde materialen die werden onderworpen aan vroegere en mogelijk recente geologische activiteit, en dat deze korst het grootste deel van die oude oceaan vertegenwoordigt. De tweede studie bouwt voort op de eerste en suggereert dat er een zachtere, gemakkelijk vervormbare laag onder de harde oppervlaktekorst van Ceres, wat de handtekening zou kunnen zijn van restvloeistof die is overgebleven uit de oceaan, te.

"Meer en meer, we leren dat Ceres een complexe, dynamische wereld die in het verleden veel vloeibaar water heeft gehuisvest, en misschien nog wat ondergronds hebben, " zei Julie Castillo-Rogez, Dawn-projectwetenschapper en co-auteur van de studies, gebaseerd op NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië.

Wat zit er in Ceres? De zwaartekracht zal het leren.

Landen op Ceres om het binnenste te onderzoeken zou technisch een uitdaging zijn en zou het risico lopen de dwergplaneet te besmetten. In plaats daarvan, wetenschappers gebruiken de waarnemingen van Dawn in een baan om de zwaartekracht van Ceres, om de samenstelling en de interne structuur ervan in te schatten.

De eerste van de twee onderzoeken, onder leiding van Anton Ermakov, een postdoctoraal onderzoeker bij JPL, gebruikte vorm- en zwaartekrachtgegevensmetingen van de Dawn-missie om de interne structuur en samenstelling van Ceres te bepalen. De metingen kwamen van het observeren van de bewegingen van het ruimtevaartuig met NASA's Deep Space Network om kleine veranderingen in de baan van het ruimtevaartuig te volgen. Deze studie is gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research.

Het onderzoek van Ermakov en zijn collega's ondersteunt de mogelijkheid dat Ceres geologisch actief is - zo niet nu, dan kan het in het recente verleden zijn geweest. Drie kraters - Occator, Kerwan en Yalode - en Ceres' eenzame hoge berg, Ahuna Bergen, worden allemaal geassocieerd met 'zwaartekrachtafwijkingen'. Dit betekent dat discrepanties tussen de modellen van de wetenschappers van de zwaartekracht van Ceres en wat Dawn op deze vier locaties heeft waargenomen, kunnen worden geassocieerd met ondergrondse structuren.

"Ceres heeft een overvloed aan zwaartekrachtafwijkingen geassocieerd met uitstekende geologische kenmerken, " zei Ermakov. In de gevallen van Ahuna Mons en Occator, de anomalieën kunnen worden gebruikt om de oorsprong van deze kenmerken beter te begrijpen, waarvan wordt aangenomen dat het verschillende uitingen van cryovulkanisme zijn.

De studie vond de dichtheid van de korst relatief laag, dichter bij die van ijs dan rotsen. Echter, een studie door Dawn gastonderzoeker Michael Bland van de U.S. Geological Survey gaf aan dat ijs te zacht is om het dominante bestanddeel van Ceres' sterke korst te zijn. Dus, hoe kan de korst van Ceres zo licht zijn als ijs in termen van dichtheid, maar tegelijkertijd veel sterker? Om deze vraag te beantwoorden, een ander team modelleerde hoe het oppervlak van Ceres met de tijd evolueerde.

Een 'fossiele' oceaan bij Ceres

De tweede studie, geleid door Roger Fu aan de Harvard University in Cambridge, Massachusetts, onderzocht de sterkte en samenstelling van de korst van Ceres en het diepere binnenste door de topografie van de dwergplaneet te bestuderen. Deze studie is gepubliceerd in het tijdschrift Earth and Planetary Science Letters

Door te bestuderen hoe topografie evolueert op een planetair lichaam, wetenschappers kunnen de samenstelling van het interieur begrijpen. Een sterke, gedomineerde korst kan onveranderd blijven gedurende de 4,5 miljard jaar oude leeftijd van het zonnestelsel, terwijl een zwakke korst rijk aan ijs en zouten in die tijd zou vervormen.

Door te modelleren hoe de korst van Ceres stroomt, Fu en collega's ontdekten dat het waarschijnlijk een mengsel van ijs is, zouten, gesteente en een extra component waarvan wordt aangenomen dat het clathraathydraat is. Een clathraathydraat is een kooi van watermoleculen rond een gasmolecuul. Deze structuur is 100 tegen 1, 000 keer sterker dan waterijs, ondanks bijna dezelfde dichtheid.

De onderzoekers geloven dat Ceres ooit meer uitgesproken oppervlaktekenmerken had, maar ze zijn in de loop van de tijd gladgestreken. Dit type afplatting van bergen en valleien vereist een zeer sterke korst die op een meer vervormbare laag rust, die Fu en collega's interpreteren als een klein beetje vloeistof.

Het team denkt dat het grootste deel van Ceres' oude oceaan nu bevroren is en vastzit in de korst, in de vorm van ijs blijven, clathraathydraten en zouten. Dat is meestal al meer dan 4 miljard jaar zo. Maar als er nog vloeistof onder zit, die oceaan is nog niet helemaal bevroren. Dit komt overeen met verschillende thermische evolutiemodellen van Ceres die werden gepubliceerd vóór Dawn's aankomst daar, ter ondersteuning van het idee dat het diepere binnenste van Ceres vloeistof bevat die is overgebleven van de oude oceaan.