Mysteriet løst:Lyse områder på Ceres kommer fra saltvand nedenunder

NASAs Dawn-rumfartøj gav videnskabsmænd ekstraordinære nærbilleder af dværgplaneten Ceres, som ligger i hovedasteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Da missionen sluttede i oktober 2018, orbiteren var dykket til mindre end 22 miles (35 kilometer) over overfladen, afslører skarpe detaljer om de mystiske lyse områder, Ceres var blevet kendt for.

Forskere havde fundet ud af, at de lyse områder var aflejringer, der hovedsagelig var lavet af natriumcarbonat - en forbindelse af natrium, kulstof, og oxygen. De kom sandsynligvis fra væske, der siver op til overfladen og fordampede, efterlader en stærkt reflekterende saltskorpe. Men hvad de endnu ikke havde fastslået var, hvor væsken kom fra.

Ved at analysere data indsamlet nær slutningen af ​​missionen, Dawn-forskere har konkluderet, at væsken kom fra et dybt reservoir af saltlage, eller saltberiget vand. Ved at studere Ceres' tyngdekraft, forskere lærte mere om dværgplanetens indre struktur og var i stand til at bestemme, at saltlagereservoiret er omkring 25 miles (40 kilometer) dybt og hundreder af miles bredt.

Ceres har ikke gavn af intern opvarmning genereret af gravitationsinteraktioner med en stor planet, som det er tilfældet for nogle af de iskolde måner i det ydre solsystem. Men den nye forskning, som fokuserer på Ceres' 57 mile brede (92 kilometer brede) Occator Crater - hjemsted for de mest omfattende lyse områder - bekræfter, at Ceres er en vandrig verden ligesom disse andre iskolde kroppe.

Fundene, som også afslører omfanget af geologisk aktivitet i Occator Crater, optræde i en særlig samling af papirer udgivet af Natur astronomi , Natur Geovidenskab , og Naturkommunikation den 10. august.

"Dawn udrettede langt mere, end vi håbede, da den begav sig ud på sin ekstraordinære udenjordiske ekspedition, " sagde missionsdirektør Marc Rayman fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. "Disse spændende nye opdagelser fra slutningen af ​​dens lange og produktive mission er en vidunderlig hyldest til denne bemærkelsesværdige interplanetariske opdagelsesrejsende."

Løsning af det lyse mysterium

Længe før Dawn ankom til Ceres i 2015, videnskabsmænd havde bemærket diffuse lyse områder med teleskoper, men deres natur var ukendt. Fra sin tætte bane, Dawn tog billeder af to forskellige, stærkt reflekterende områder i Occator Crater, som efterfølgende fik navnet Cerealia Facula og Vinalia Faculae. ("Faculae" betyder lyse områder.)

Forskere vidste, at mikrometeoritter ofte vælter overfladen af ​​Ceres, skrub det op og efterlader snavs. Over tid, den slags handling bør formørke disse lyse områder. Så deres lysstyrke indikerer, at de sandsynligvis er unge. Forsøger at forstå kilden til områderne, og hvordan materialet kunne være så nyt, var et hovedfokus for Dawns sidste udvidede mission, fra 2017 til 2018.

Forskningen bekræftede ikke kun, at de lyse områder er unge - nogle mindre end 2 millioner år gamle; den fandt også, at den geologiske aktivitet, der driver disse aflejringer, kunne være i gang. Denne konklusion afhang af, at videnskabsmænd gjorde en nøgleopdagelse:saltforbindelser (natriumchlorid kemisk bundet med vand og ammoniumchlorid) koncentreret i Cerealia Facula.

På Ceres overflade, salte, der indeholder vand, dehydrerer hurtigt, inden for hundreder af år. Men Dawns målinger viser, at de stadig har vand, så væskerne må have nået overfladen for ganske nylig. Dette er bevis både for tilstedeværelsen af ​​væske under området af Occator Crater og løbende overførsel af materiale fra det dybe indre til overfladen.

Forskerne fandt to hovedveje, der tillader væsker at nå overfladen. "For det store depositum på Cerealia Facula, Hovedparten af ​​saltene blev tilført fra et sjusset område lige under overfladen, der blev smeltet af varmen fra nedslaget, der dannede krateret for omkring 20 millioner år siden, " sagde Dawn Principal Investigator Carol Raymond. "Slagvarmen aftog efter et par millioner år; imidlertid, stødet skabte også store brud, der kunne nå dybet, langlivet reservoir, tillader saltlage at fortsætte med at trænge ned til overfladen."

Aktiv geologi:Nylig og usædvanlig

I vores solsystem, iskold geologisk aktivitet sker hovedsageligt på iskolde måner, hvor det er drevet af deres gravitationsinteraktioner med deres planeter. Men det er ikke tilfældet med bevægelsen af ​​saltlage til overfladen af ​​Ceres, tyder på, at andre store isrige legemer, der ikke er måner, også kunne være aktive.

Nogle beviser for nylige væsker i Occator Crater kommer fra de lyse aflejringer, men andre spor kommer fra et udvalg af interessante koniske bakker, der minder om Jordens pingoer - små isbjerge i polarområder dannet af frosset tryksat grundvand. Sådanne træk er blevet set på Mars, men opdagelsen af ​​dem på Ceres markerer første gang, de er blevet observeret på en dværgplanet.

I større skala, forskere var i stand til at kortlægge tætheden af ​​Ceres' skorpestruktur som en funktion af dybden - det første for et isrigt planetarisk legeme. Ved hjælp af tyngdekraftsmålinger, de fandt, at Ceres' skorpedensitet stiger markant med dybden, langt ud over den simple effekt af pres. Forskere udledte, at samtidig fryser Ceres' reservoir, salt og mudder indarbejdes i den nederste del af skorpen.

Dawn er det eneste rumfartøj, der nogensinde har kredset om to udenjordiske destinationer - Ceres og den gigantiske asteroide Vesta - takket være dets effektive ionfremdriftssystem. Da Dawn brugte det sidste af et nøglebrændstof, hydrazin, for et system, der styrer dets orientering, den var hverken i stand til at pege på Jorden for kommunikation eller at pege sine solpaneler mod Solen for at producere elektrisk strøm. Fordi Ceres viste sig at have organiske materialer på overfladen og væske under overfladen, Planetariske beskyttelsesregler krævede, at Dawn skulle placeres i en langvarig bane, der vil forhindre den i at påvirke dværgplaneten i årtier.