Ceres, med nästan 1 000 km (620 miles) i diameter, är den största kroppen i asteroidbältet. Mellan 2015 och 2018 besökte NASA: s jonstyrda Dawn-rymdskepp dvärgplaneten och letade efter ledtrådar för att hjälpa oss förstå hur vårt solsystem bildades. Ceres är den första dvärgplaneten som någonsin besöks av ett rymdskepp.
Nu när forskare har arbetat med data från Dawn börjar vi se hur ovanligt Ceres är. En av de mest chockerande av Dawns fynd är vulkanen Ahuna Mons, en funktion som verkar på sin plats i denna lilla värld. Nu har forskare från German Aerospace Center (DLR) räknat ut hur denna konstiga funktion bildades på denna spännande lilla planet.
"I denna region är Ceres inre inte solid och stel, utan rörlig och åtminstone delvis flytande."
Wladimir Neumann, DLR Institute of Planetetary Research.
Ahuna Mons reser sig 4 km från Ceres yta. Det är sidorna är släta och utan prestationer, en signal om att vulkanen bildades nyligen och inte har varit tillräckligt länge för att få det krateriga utseendet på resten av Ceres yta. Efter att ha mätat Ceres tyngdkraft och studerat den inre strukturen på dvärgplaneten, säger forskare att vulkanen skapades när en bubbla av lera, saltvatten och sten steg upp från centrum av Ceres. Den bubblan brast genom en svag punkt i Ceres skorpa och bildade Ahuna Mons.
Så i princip är det en gigantisk lera-vulkan.
Ottaviano Ruesch från European Space Agency (ESA), som var huvudförfattaren till studien, sa: "Vi var glada över att kunna ta reda på vilken process som inträffade i Ceres mantel, precis under Ahuna Mons, som var ansvarig för att ta med material till ytan. ”
Studien som beskriver dessa resultat publicerades i tidskriften Nature Geoscience. Det involverade forskare från DLR, det tyska flyg- och rymdcentret och från University of Munster. Det heter "Slurry-extrudering på Ceres från en konvektiv lera-bärande mantel."
När uppslamningen av saltlösning, lera och sten undkom Ceres inre, träffade den kylan i rymden. Ceres har ingen atmosfär, så materialet stelnade till den form vi ser nu.
En av bidragsgivarna till denna studie är Wladimir Neumann från DLR Institute of Planetary Research i Berlin-Adlershof och University of Münster. I ett pressmeddelande sade han, ”I detta område är Ceres inre inte solid och styv, utan rörlig och åtminstone delvis flytande. Denna "bubbla" som bildades i manteln i Ceres under Ahuna Mons är en blandning av saltvatten och bergkomponenter. ”
Forskare som studerar Ceres antar att dvärgplaneten liknar sammansättningen som andra kroppar i samma region. Enligt det antagandet består Ceres främst av kiselhaltiga bergarter. (Kiselhaltiga bergarter består till stor del av kiseldioxid eller kiseldioxid: SiO2.) Men det kommer också att finnas en betydande mängd vattenis, och troligen, lager flytande vatten. De arbetar också med antagandet att Ceres innehåller en högre andel färskvatten och is än jorden. De tror att upp till en fjärdedel av dvärgplanetens massa är is eller vatten.
Ceres interiör är differentierad, vilket innebär att materialen som utgör planetens inre över tid har segregerats till olika lager. Tunga element som järn sjönk till mitten, medan lättare ämnen som vatten eller aluminiumbärande stensilikater steg. Trots att Ceres är 4,5 miljarder år gammal genererar radioaktivt förfall av element inuti planeten värme, ungefär som på jorden.
Denna värme genererar bubblor från uppslamningen av saltlösning, lera och sten, som pressar upp mot den fasta skorpan underifrån. Detta bildar kupoler upp till en kilometer högt, och när trycket bryter genom jordskorpan flyter uppslamningen över ytan och stelnar.
Naturligtvis finns det inget sätt att se dessa bubblor i Ceres inre. Gravitationsavläsningar förrådde sin närvaro.
Ceres gravitationsfält vid Ahuna Mons är en anomali, och forskare mätte den avvikelsen genom att övervaka gryningens hastighet och höjd. När Dawn flög över vulkanen påskyndade tyngdekraften rymdskeppet och sänkte sin bana lite. Dopplereffekten av dessa hastighets- och höjdförändringar på rymdfarkostens radiokommunikation gav bort den. "Vi tittade närmare på denna avvikelse, och ytterligare modellering avslöjade att det måste vara en utbuktning i Ceres 'mantel," sa Ottaviano Ruesch, huvudförfattare till studien. ”Slutsatsen var uppenbar: blandningen av flytande ämnen och stenar hade kommit upp till ytan och staplat upp i Ahuna Mons.”
Denna typ av kryo-vulkanism är utbredd i det yttre solsystemet. Några av Jupiters och Saturnus månar visar bevis på det, och det gör Pluto också. Men dessa världar är större. Denna studie visar att dvärgplaneter, och kanske till och med stora asteroider, kan bilda bubblor av saltlösning och sten i deras interiörer, som sedan kan resa upp till ytan och fly. Planetforskare tror att denna process kan pågå i miljarder år, så länge som radioaktivt förfall fortfarande värmer inredningen.
Källor:
- Pressmeddelande: En ny och ovanlig typ av vulkanisk aktivitet
- Forskningsdokument: Slurry-extrudering på Ceres från en konvektiv lera-bärande mantel
- NASA: Dawn Mission Oversikt
- Wikipedia-post: Ceres
