Elk jaar gedurende zijn leven van 4,5 miljard jaar, ijsvulkanen op de dwergplaneet Ceres genereren gemiddeld genoeg materiaal om een ​​bioscoop te vullen, volgens een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Arizona.

De studie, onder leiding van UA planetaire wetenschapper Michael Sori, markeert de eerste keer dat een snelheid van cryovulkanische activiteit is berekend uit waarnemingen, en de bevindingen helpen bij het oplossen van een mysterie over de ontbrekende bergen van Ceres.

Ontdekt in 2015 door NASA's Dawn-ruimtevaartuig, de 3 mijl hoge ijsvulkaan Ahuna Mons rijst in eenzaamheid op boven het oppervlak van Ceres. Nog geologisch jong, de berg is hoogstens 200 miljoen jaar oud, wat betekent dat het - hoewel het niet langer uitbarst - in het recente verleden actief was.

De jeugd en eenzaamheid van Ahuna Mons vormden een mysterie. Het leek onwaarschijnlijk dat Ceres eeuwenlang had gesluimerd en plotseling op één plek was uitgebarsten. Maar als er in de afgelopen eeuwen andere ijsvulkanen uit het Cerean-oppervlak waren opgestegen, waar zijn die vulkanen nu? Waarom is Ahuna Mons zo alleen?

Sori en zijn co-auteurs, waaronder mede-UA-wetenschapper Ali Bramson en professor in planetaire wetenschap Shane Byrne, getracht deze vragen te beantwoorden.

In een vorig jaar verschenen paper ze theoretiseerden dat het bewijs van oudere vulkanen op de dwergplaneet in de loop van de tijd was gewist door een natuurlijk proces dat 'viskeuze ontspanning' wordt genoemd. Viskeuze materialen, zoals honing of stopverf, kan beginnen als een dikke klodder, maar het gewicht van de klodder zorgt ervoor dat het na verloop van tijd in een plattere vorm sijpelt.

"Gesteenten doen dat niet onder normale temperaturen en tijdschalen, maar ijs wel, ' zei Sori.

Omdat Ceres is gemaakt van zowel steen als ijs, Sori volgde de theorie dat formaties op de dwergplaneet stromen en bewegen onder hun eigen gewicht, vergelijkbaar met hoe gletsjers op aarde bewegen. De samenstelling en temperatuur van de formaties zouden van invloed zijn op hoe snel ze zich ontspannen in het omringende landschap. Hoe meer ijs in een formatie, hoe sneller het stroomt; hoe lager de temperatuur, hoe langzamer het stroomt.

Hoewel Ceres nooit warmer wordt dan -30 graden Fahrenheit, de temperatuur varieert over het oppervlak.

"De polen van Ceres zijn zo koud dat als je begint met een berg ijs, het ontspant niet, ' zei Sori. 'Maar de evenaar is zo warm dat een berg ijs zich over geologische tijdschalen zou kunnen ontspannen.'

Computersimulaties toonden aan dat Sori's theorie levensvatbaar was. Model cryovulkanen aan de polen van Ceres bleven voor eeuwig op hun plaats bevroren. Op andere breedtegraden op de dwergplaneet, modelvulkanen begonnen hun leven lang en steil, maar werd korter, breder en ronder naarmate de tijd verstreek.

Om te bewijzen dat de computersimulaties in werkelijkheid waren uitgespeeld, Sori doorzocht topografische waarnemingen van het Dawn-ruimtevaartuig, die sinds 2015 in een baan om Ceres draait om landvormen te vinden die overeenkwamen met de modellen.

Over het oppervlak van 1 miljoen vierkante mijl van Cerean, Sori en zijn team vonden 22 bergen, waaronder Ahuna Mons, die er precies zo uitzagen als de voorspellingen van de simulatie.

"Het echt opwindende deel dat ons deed denken dat dit echt zou kunnen zijn, is dat we maar één berg aan de paal vonden, ' zei Sori.

Hoewel het oud is en gehavend door schokken, de poolberg, genaamd Yamor Mons, heeft dezelfde algemene vorm als Ahuna Mons. Het is vijf keer breder dan het hoog is, waardoor het een beeldverhouding van 0,2 is. Bergen elders op Ceres hebben lagere beeldverhoudingen, precies zoals de modellen voorspelden:ze zijn veel breder dan hoog.

Door de echte bergen te matchen met de modelbergen, Sori was in staat om de leeftijd van velen van hen te bepalen. Het volume van de vulkanen werd geschat door hun topografie te bestuderen, en door leeftijd en volume te combineren, Sori's team kon de snelheid berekenen waarmee cryovulkanen op Ceres worden gevormd.

"We ontdekten dat er elke 50 miljoen jaar één vulkaan ontstaat, ' zei Sori.

Dit komt neer op gemiddeld ruim 13, 000 kubieke meter cryovulkanisch materiaal per jaar - genoeg om een ​​bioscoop of vier olympische zwembaden te vullen. Dit is veel minder vulkanische activiteit dan op aarde, waar rotsachtige vulkanen in een jaar meer dan 1 miljard kubieke meter materiaal genereren.

Behalve dat ze minder productief zijn, vulkaanuitbarstingen op Ceres zijn tammer dan die op aarde. In plaats van explosieve uitbarstingen, cryovulkanen creëren het ijzige equivalent van een lavakoepel:de cryomagma - een zoute mix van rotsen, ijs en andere vluchtige stoffen zoals ammoniak sijpelt uit de vulkaan en bevriest op het oppervlak. De meeste van de eens zo machtige cryovulkanen op Ceres zijn waarschijnlijk op deze manier gevormd voordat ze zich ontspanden.

De oorzaken van cryovulkaanuitbarstingen op Ceres zijn nog steeds een mysterie, maar toekomstig onderzoek kan antwoorden opleveren, omdat er tekenen van ijsvulkanen zijn waargenomen op andere lichamen in het zonnestelsel terwijl sondes voorbij zijn gevlogen. Ceres is het eerste cryovulkanische lichaam waar een missie in een baan omheen is geweest, maar Europa en Enceladus, manen van Jupiter en Saturnus, zijn waarschijnlijke kandidaten voor cryovulkanisme, net als Pluto en zijn maan Charon. Europa is van bijzonder belang omdat men denkt dat er vloeibare oceanen onder een dikke ijzige schil zitten, waarvan sommige wetenschappers denken dat ze bezaaid zijn met ijsvulkanen." Er kunnen overeenkomsten zijn tussen Europa en Ceres, maar we moeten de volgende missie daarheen sturen voordat we met zekerheid kunnen zeggen, ' zei Sori.

Terwijl wetenschappers andere potentieel cryovulkanische lichamen in het zonnestelsel onderzoeken, het wordt leuk, Sori zei, om te zien hoe Ceres zich verhoudt.

De krant, "Cryovulkanische snelheden op Ceres onthuld door topografie, " is onlangs gepubliceerd in Natuurastronomie .