NASA's Dawn-ruimtevaartuig gaf wetenschappers buitengewone close-ups van de dwergplaneet Ceres, die in de belangrijkste asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter ligt. Tegen de tijd dat de missie eindigde in oktober 2018, de orbiter was gedaald tot minder dan 22 mijl (35 kilometer) boven het oppervlak, onthullende scherpe details van de mysterieuze heldere gebieden waar Ceres bekend om was geworden.

Wetenschappers hadden ontdekt dat de heldere gebieden afzettingen waren die voornamelijk van natriumcarbonaat waren gemaakt - een verbinding van natrium, koolstof, en zuurstof. Ze kwamen waarschijnlijk van vloeistof die naar de oppervlakte sijpelde en verdampte, waardoor een sterk reflecterende zoutkorst achterblijft. Maar wat ze nog niet hadden vastgesteld, was waar die vloeistof vandaan kwam.

Door gegevens te analyseren die tegen het einde van de missie zijn verzameld, Dawn-wetenschappers hebben geconcludeerd dat de vloeistof uit een diep reservoir met pekel kwam, of met zout verrijkt water. Door de zwaartekracht van Ceres te bestuderen, wetenschappers kwamen meer te weten over de interne structuur van de dwergplaneet en konden vaststellen dat het pekelreservoir ongeveer 40 kilometer diep en honderden mijlen breed is.

Ceres profiteert niet van interne verwarming die wordt gegenereerd door zwaartekrachtinteracties met een grote planeet, zoals het geval is voor sommige van de ijzige manen van het buitenste zonnestelsel. Maar het nieuwe onderzoek die zich richt op Ceres' 57 mijl brede (92 kilometer brede) Occator Crater - de thuisbasis van de meest uitgebreide heldere gebieden - bevestigt dat Ceres een waterrijke wereld is zoals deze andere ijzige lichamen.

De bevindingen, die ook de omvang van de geologische activiteit in Occator Crater onthullen, verschijnen in een speciale verzameling artikelen uitgegeven door Natuurastronomie , Natuur Geowetenschappen , en Natuurcommunicatie op 10 augustus.

"Dawn heeft veel meer bereikt dan we hadden gehoopt toen het aan zijn buitengewone buitenaardse expeditie begon, " zei missiedirecteur Marc Rayman van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "Deze opwindende nieuwe ontdekkingen aan het einde van zijn lange en productieve missie zijn een prachtig eerbetoon aan deze opmerkelijke interplanetaire ontdekkingsreiziger."

Het heldere mysterie oplossen

Lang voordat Dawn in 2015 bij Ceres arriveerde wetenschappers hadden met telescopen diffuse heldere gebieden opgemerkt, maar hun aard was onbekend. Vanuit zijn nabije baan, Dawn maakte foto's van twee verschillende, sterk reflecterende gebieden in Occator Crater, die vervolgens Cerealia Facula en Vinalia Faculae werden genoemd. ("Faculae" betekent heldere gebieden.)

Wetenschappers wisten dat micrometeorieten vaak het oppervlak van Ceres bekogelen, ruw maken en puin achterlaten. Overuren, dat soort actie zou deze heldere gebieden donkerder moeten maken. Dus hun helderheid geeft aan dat ze waarschijnlijk jong zijn. Proberen de oorsprong van de gebieden te begrijpen, en hoe het materiaal zo nieuw kon zijn, was een belangrijk aandachtspunt van Dawn's laatste uitgebreide missie, van 2017 tot 2018.

Het onderzoek bevestigde niet alleen dat de heldere gebieden jong zijn - sommige minder dan 2 miljoen jaar oud; het ontdekte ook dat de geologische activiteit die deze afzettingen aandrijft, aan de gang kan zijn. Deze conclusie was afhankelijk van wetenschappers die een belangrijke ontdekking deden:zoutverbindingen (natriumchloride chemisch gebonden met water en ammoniumchloride) geconcentreerd in Cerealia Facula.

Op het oppervlak van Ceres, zouten die water bevatten drogen snel uit, binnen honderden jaren. Maar de metingen van Dawn laten zien dat ze nog steeds water hebben, dus de vloeistoffen moeten zeer recent de oppervlakte hebben bereikt. Dit is zowel bewijs voor de aanwezigheid van vloeistof onder het gebied van Occator Crater als voor de voortdurende overdracht van materiaal van het diepe binnenste naar het oppervlak.

De wetenschappers vonden twee hoofdroutes waardoor vloeistoffen het oppervlak kunnen bereiken. "Voor de grote aanbetaling bij Cerealia Facula, het grootste deel van de zouten werd aangevoerd vanuit een modderig gebied net onder het oppervlak dat was gesmolten door de hitte van de inslag die ongeveer 20 miljoen jaar geleden de krater vormde, "zei Dawn Hoofdonderzoeker Carol Raymond. "De impacthitte zakte na een paar miljoen jaar; echter, de impact veroorzaakte ook grote breuken die de diepte konden bereiken, langlevend reservoir, waardoor pekel naar het oppervlak kan blijven sijpelen."

Actieve geologie:recent en ongebruikelijk

In ons zonnestelsel, ijzige geologische activiteit vindt voornamelijk plaats op ijzige manen, waar het wordt aangedreven door hun zwaartekrachtinteracties met hun planeten. Maar dat is niet het geval met de verplaatsing van pekel naar het oppervlak van Ceres, wat suggereert dat andere grote ijsrijke lichamen die geen manen zijn, ook actief zouden kunnen zijn.

Enig bewijs van recente vloeistoffen in Occator Crater komt van de heldere afzettingen, maar andere aanwijzingen komen van een assortiment van interessante kegelvormige heuvels die doen denken aan de pingo's van de aarde - kleine ijsbergen in poolgebieden gevormd door bevroren grondwater onder druk. Dergelijke kenmerken zijn waargenomen op Mars, maar de ontdekking ervan op Ceres markeert de eerste keer dat ze zijn waargenomen op een dwergplaneet.

Op grotere schaal, wetenschappers waren in staat om de dichtheid van de korststructuur van Ceres in kaart te brengen als een functie van diepte - een primeur voor een ijsrijk planetair lichaam. Met behulp van zwaartekrachtmetingen, ze ontdekten dat de korstdichtheid van Ceres aanzienlijk toeneemt met de diepte, veel verder dan het simpele effect van druk. Onderzoekers concludeerden dat tegelijkertijd het reservoir van Ceres bevriest, zout en modder worden opgenomen in het onderste deel van de korst.

Dawn is het enige ruimtevaartuig dat ooit in een baan om twee buitenaardse bestemmingen cirkelde - Ceres en de gigantische asteroïde Vesta - dankzij het efficiënte ionenvoortstuwingssysteem. Toen Dawn de laatste van een belangrijke brandstof gebruikte, hydrazine, voor een systeem dat zijn oriëntatie regelt, het was niet in staat om naar de aarde te wijzen voor communicatie, noch om zijn zonnepanelen op de zon te richten om elektrische stroom te produceren. Omdat Ceres organische materialen op het oppervlak en vloeistof onder het oppervlak bleek te hebben, planetaire beschermingsregels vereisten dat Dawn in een langdurige baan werd geplaatst die zal voorkomen dat het de dwergplaneet tientallen jaren zal beïnvloeden.