Ceres havde reservoirer med smeltevand i millioner af år

Falsk farvebillede af Ceres fra rumfartøjet Dawn, der viser forskelle i overfladematerialer. De lyse pletter er saltaflejringer, der er tilbage fra da saltvand (kryomagma) nåede overfladen og fordampede. Ny forskning viser, at underjordiske reservoirer af salt smeltevand eksisterede på Ceres i millioner af år. Billede via NASA / JPL-CalTech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

Hjælp EarthSky med at gå! Doner venligst hvad du kan til vores årlige crowd-finansieringskampagne.

Det astronomer nu karakteriserer som dværgplaneter kan synes at være lidt mere end store asteroider. Men som planetforskere har opdaget, kan dværgplaneter dele karakteristika med planeter i fuld størrelse; de er faktisk virkelige verdener . Det er bestemt tilfældet med fjerne Pluto, med dens blå himmel, høje bjerge og røde sneer, for ikke at nævne dets månesystem. Et andet eksempel er dværgplaneten Ceres, som ligger i det vigtigste asteroidebælte mellem Mars og Jupiter. På trods af at vi er meget mindre end de primære stenede planeter som Jorden eller endda Merkur, og meget længere væk fra solen, ved vi nu, at Ceres også har sin egen unikke og aktive geologiske historie.

En af de mest spændende opdagelser om Ceres har været bevis for gamle kryovolkaner - en iskald type vulkan, der frigiver vand, ammoniak eller metan i stedet for varm smeltet sten. Nu antyder en ny forskningsundersøgelse - et fælles projekt mellem University of Texas i Austin og NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) - at lavvandede smeltevandmagasiner i salt smeltevand var i stand til at forblive flydende i millioner af år takket være en isolerende skorpe. Resultaterne er relateret til de talrige lyspunkter, der ses på Ceres, især de største i Occator Crater, som er natriumcarbonatsaltaflejringer, der menes at være resterne af kryomagma - salt smeltevand - som fordampede efter at have nået Ceres 'næsten luftløse overflade.

Visning i høj opløsning af de lyseste pletter på Ceres i Occator Crater. Billede via NASA / JPL-CalTech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

En endnu tættere udsigt over et af de lyse pletter i Occator Crater, på den sydvestlige del af Cerealia Facula. Pletterne antages nu at være saltaflejringer på Ceres overflade. De nåede overfladen gennem revner. Billede via NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / Jason Major.

Den nye peer-reviewede forskning blev offentliggjort online den 8. februar 2019 i tidsskriftet Geophysical Research Letters . Fra resumeet:

Vi tester hypotesen om, at de lyse pletter i centrum af Occator-krateret på Ceres er salte, der er ekstruderet fra et stort saltoplagringsbeholder i skorpen, der smeltede under den asteroide påvirkning, der dannede Occator Crater. Aldersforskellen mellem krateret og saltaflejringerne er ca. 16 millioner år, og det er ikke klart, om saltlaken kan forblive smeltet i så lang tid. Vores simuleringer viser, at et isoleret påvirkningsinduceret kryomagmakammer vil køle ned på mindre end 12 millioner år. Vores simuleringer viser imidlertid, at skorpen med saltopløsning kan kommunikere med et dybere saltvand i Ceres mantel. En sådan genopladning kunne forlænge levetiden for det slagpåvirkede kryomagmakammer under Okkator-krateret.

Cryovolcanism kan hjælpe med at blande kemikalier, der producerer de mere komplekse molekyler, der er nødvendige for livet, såsom på Jupiters måne Europa. Forskere er interesseret i at studere, hvordan lignende processer fungerer på Ceres, og om de også kunne skabe de molekyler, der er nødvendige for, at livet kan begynde. I følge ledende forfatter Marc Hesse, lektor ved University of Texas ved Austin Jackson School of Geosciences:

Cryovolcanism ser ud til at være et virkelig vigtigt system, når vi ser efter livet. Så vi prøver at forstå disse isskaller, og hvordan de opfører sig.

Illustration af historien til det indre af Ceres. Forskere mener nu, at saltvand med smeltevand (kryomagma) i skorpen varede i millioner af år. Billede via Neveu / Desch / Arizona State University.

Dette betyder ikke nødvendigvis, at selve livet nogensinde begyndte på Ceres, men de indledende kemiske interaktioner, der var nødvendige, kunne i det mindste have haft. En underjordisk forsyning af saltvand under overfladen ville have været et ideelt miljø for det at ske.

Den nye undersøgelse fokuserede på de lyse saltaflejringer i Occator Crater. Mens krateret er omkring 20 millioner år gammelt, er aflejringerne så unge som 4 millioner år gamle. Det antages, at kryomagmaet er produceret af påvirkningen, der skabte Occator, og blev oprindeligt anslået til kun at være i stand til at forblive flydende i omkring 400.000 år efter påvirkningen. Men hvis aflejringerne kun er omkring 4 millioner år gamle, hvordan forblev smeltevandsmagasinerne flydende så længe? For at besvare dette spørgsmål kiggede Hesse og Julie Castillo-Rogez, en planetvidenskabsmand ved JPL, nærmere på Ceres 'skorpekemi og fysik. Som Castillo-Rogez forklarede:

Det er vanskeligt at holde væske så tæt på overfladen. Men vores nye model inkluderer materialer inde i skorpen, der har tendens til at fungere som isolatorer i overensstemmelse med resultaterne fra Dawn-observationer.

Den store cryovolcano Ahuna Mons (“Lonely Mountain”) på Ceres, der sidder isoleret på overfladen uden andre vulkaner i nærheden. Billede via NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

Ifølge deres beregninger kunne smeltebeholderen af ​​kryomagma have varet i 10 millioner år. Som Hess tilføjede:

Nu hvor vi står for alle disse negative tilbagemeldinger om afkøling - det faktum, at du frigiver latent varme, det faktum, at når du opvarmer skorpen, bliver det mindre ledende - kan du begynde at argumentere for, at hvis aldersgrupperne lige er slukket af en få millioner år får du måske det.

De lyse pletter, inklusive dem i Occator, har en tendens til at være placeret i eller i nærheden af ​​midten af ​​slagkratre, hvilket antyder, at påvirkningen skabte reservoirerne af kryomagma, som derefter kom til overfladen gennem revner. Det salte vand fordampede, hvilket efterlod saltaflejringerne.

De nye fund vil hjælpe forskere med bedre at forstå, hvordan Ceres udviklede sig, ifølge Jennifer Scully, en planetarisk geolog hos JPL:

De brugte mere ajourførte data til at oprette deres model. Dette vil hjælpe i fremtiden med at se, om alt det materiale, der er involveret i de observerede aflejringer, kan forklares med påvirkningen, eller kræver dette en forbindelse til en dybere kilde til materiale. Det er et godt skridt i den rigtige retning for at besvare det spørgsmål.

En gammel cryovolcano kaldet Wright Mons på Pluto, set af New Horizons-rumfartøjet i 2015. Billede via NASA / JHUAPL / SwRI.

Cryovolcanism er temmelig almindeligt i det ydre solsystem - det vides at eksistere og formodes at eksistere på mange iskalde verdener, herunder Ceres, Titan, Pluto, Europa, Enceladus, Triton og andre. Denne iskolde form for vulkanisme efterligner den "varme" vulkanisme af planeter og måner som Jorden, Venus og Io, og viser, at selv små, kolde kroppe i solsystemet kan være overraskende geologisk aktive - Ceres selv er kun 952 km (952 km) i diameter.

Nederste linje: Dværgplaneten Ceres havde underjordiske smeltevandbeholdere med saltvand (kryomagma) i millioner af år, antyder den nye forskning. Hvorvidt nogen form for primitivt liv nogensinde kunne have udviklet sig, er ukendt, men miljøet kunne i det mindste have tilladt kemien at begynde, hvilket ville føre til oprettelsen af ​​de slags organiske molekyler, der er livets byggesten.

Kilde: Thermal Evolution of the Impact-induced Cryomagma Chamber Under Occator Crater on Ceres

Via Texas Geosciences