Ceres tager livet af en isvulkan ad gangen

Hvert år i hele sit liv på 4,5 milliarder år, isvulkaner på dværgplaneten Ceres genererer i gennemsnit nok materiale til at fylde en biograf, ifølge en ny undersøgelse ledet af University of Arizona.

Studiet, ledet af UA planetforsker Michael Sori, markerer første gang en hastighed for kryovolkanisk aktivitet er blevet beregnet ud fra observationer, og dens fund hjælper med at løse et mysterium om Ceres manglende bjerge.

Opdaget 2015 af NASAs Dawn -rumfartøj, den 3 kilometer høje isvulkan Ahuna Mons stiger i ensomhed over overfladen af ​​Ceres. Stadig geologisk ung, bjerget er højst 200 millioner år gammelt, hvilket betyder, at den - selvom den ikke længere bryder ud - var aktiv i den seneste tid.

Ahuna Mons ungdom og ensomhed præsenterede et mysterium. Det virkede usandsynligt, at Ceres havde ligget i dvale i evigheder og pludselig brød ud ét sted. Men hvis andre isvulkaner var steget ud af kornoverfladen i tidligere tider, hvor er de vulkaner nu? Hvorfor er Ahuna Mons så alene?

Sori og hans medforfattere, herunder kollega UA -videnskabsmand Ali Bramson og professor i planetarisk videnskab Shane Byrne, søgte at besvare disse spørgsmål.

I et papir, der blev offentliggjort sidste år, de teoretiserede, at beviser for ældre vulkaner på dværgplaneten var blevet slettet over tid ved en naturlig proces kaldet "tyktflydende afslapning." Viskose materialer, som honning eller spartel, kan begynde som en tyk klat, men klodens vægt får den til at sive til en fladere form over tid.

"Klipper gør det ikke under normale temperaturer og tidsskalaer, men is gør, "Sagde Sori.

Fordi Ceres er lavet af både sten og is, Sori forfulgte teorien om, at formationer på dværgplaneten flyder og bevæger sig under deres egen vægt, ligner hvordan gletsjere bevæger sig på Jorden. Formationernes sammensætning og temperatur ville påvirke, hvor hurtigt de slapper af i det omgivende landskab. Jo mere is i en formation, jo hurtigere flyder det; jo lavere temperatur, jo langsommere flyder det.

Selvom Ceres aldrig bliver varmere end -30 grader Fahrenheit, temperaturen varierer på tværs af dens overflade.

"Ceres 'poler er kolde nok til, at hvis du starter med et bjerg af is, det slapper ikke af, "Sori sagde." Men ækvator er varm nok til, at et isbjerge kan slappe af over geologiske tidsskalaer. "

Computersimuleringer viste, at Soris teori var levedygtig. Model kryovulkaner ved polerne i Ceres forblev frosne på plads i evigheden. På andre breddegrader på dværgplaneten, model vulkaner begyndte livet højt og stejlt, men blev kortere, bredere og mere afrundet som tiden gik.

For at bevise, at computersimuleringerne havde spillet sig ud i virkeligheden, Sori skurede topografiske observationer fra Dawn -rumfartøjet, som har kredset om Ceres siden 2015, at finde landformer, der matchede modellerne.

På tværs af den 1 million kvadratkilometer Cerean -overflade, Sori og hans team fandt 22 bjerge, herunder Ahuna Mons, der lignede nøjagtig simuleringens forudsigelser.

"Den virkelig spændende del, der fik os til at tro, at dette kunne være virkeligt, er, at vi kun fandt et bjerg ved polen, "Sagde Sori.

Selvom det er gammelt og ramt af påvirkninger, polarbjerget, kaldet Yamor Mons, har samme overordnede form som Ahuna Mons. Det er fem gange bredere end det er højt, giver det et billedformat på 0,2. Bjerge fundet andre steder på Ceres har lavere billedformater, ligesom modellerne forudsagde:de er meget bredere end de er høje.

Ved at matche de rigtige bjerge til modelbjerge, Sori var i stand til at bestemme alderen på mange af dem. Volkanernes volumen blev estimeret ved at studere deres topografi, og ved at kombinere alder og volumen, Soris team var i stand til at beregne den hastighed, hvormed kryovulkaner dannes på Ceres.

"Vi fandt ud af, at der dannes en vulkan hvert 50 millioner år, "Sagde Sori.

Det udgør i gennemsnit mere end 13, 000 kubikmeter kryovolkanisk materiale hvert år-nok til at fylde en biograf eller fire swimmingpools i olympisk størrelse. Dette er meget mindre vulkansk aktivitet end hvad der ses på Jorden, hvor stenede vulkaner genererer mere end 1 milliard kubikmeter materiale på et år.

Udover at være mindre produktiv, vulkanudbrud på Ceres er tæmmere end dem på Jorden. I stedet for eksplosive udbrud, kryovulkaner skaber den iskolde ækvivalent til en lavakuppel:cryomagma - en salt blanding af klipper, is og andre flygtige stoffer som ammoniak - siver ud af vulkanen og fryser på overfladen. De fleste af de engang mægtige kryovulkaner på Ceres dannede sig sandsynligvis på denne måde, før de slappede af.

Årsagerne til kryovulkanudbrud på Ceres er stadig et mysterium, men fremtidig forskning kan give svar, som tegn på isvulkaner er blevet set på andre kroppe i solsystemet, da sonder er fløjet forbi. Ceres er det første kryovolcaniske legeme, en mission har kredset om, men Europa og Enceladus, måner på Jupiter og Saturn, er sandsynligvis kandidater til kryovolkanisme, ligesom Pluto og dens måne Charon. Europa er af særlig interesse, fordi det menes at have flydende oceaner fanget under en tyk iskold skal, som nogle forskere mener er spækket med isvulkaner. "Der kan være ligheder mellem Europa og Ceres, men vi skal sende den næste mission dertil, før vi med sikkerhed kan sige, "Sagde Sori.

Mens forskere udforsker andre potentielt kryovolkaniske kroppe i solsystemet, det bliver sjovt, Sori sagde, for at se, hvordan Ceres sammenligner.

Papiret, "Kryovolkaniske hastigheder på Ceres afsløret ved topografi, "blev for nylig offentliggjort i Natur Astronomi .