Som den enskilt största kroppen i Asteroidbältet har Ceres länge varit en källa till fascination för astronomer. Förutom att den är den enda asteroiden som är tillräckligt stor för att bli rundad under sin egen tyngdkraft är den också den enda mindre planeten som finns inom Neptuns omloppsbana. Och med ankomsten av Gryning sonden runt Ceres i mars 2015 har vi behandlats med en stadig ström av vetenskapliga fynd om denna protoplanet.
Det senaste fyndet, som har kommit som en överraskning, har att göra med planets sammansättning. Till skillnad från vad som tidigare misstänktes, visar nya bevis på att Ceres har stora vattenavlagringar nära ytan. Detta och andra bevis tyder på att under sin steniga, isiga yta har Ceres avlagringar av flytande vatten som kunde ha spelat en viktig roll i dess utveckling.
Detta bevis presenterades vid American Geophysical Union-mötet 2016, som startade på måndag 12 december i San Fransisco. Mitt bland de tusentals seminarier som detaljerade de största resultaten som gjorts under det gångna året inom rymden och jordvetenskapen - som inkluderade uppdateringar från Curiosity-uppdraget - delade medlemmarna av uppdragsteamet Dawn resultaten av sin forskning, som nyligen publicerades i Vetenskap.
Med titeln "Omfattande vattenis i Ceres 'vattenhaltiga förändrade regolit: Bevis från kärnspektroskopi", beskriver missionsteamets studie hur data samlas in av Dawns Gamma Ray and Neutron Detector (GRaND) bestämde koncentrationerna av väte, järn och kalium i Ceres skorpa. På så sätt kunde den placera begränsningar på planetens isinnehåll, och hur ytan troligen förändrades av flytande vatten i Ceres inre.
Kort sagt upptäckte GRaND-instrumentet höga nivåer av väte i Ceres översta struktur (10 viktprocent), som framträdde mest framträdande runt mellanlängdgraden. Dessa avläsningar överensstämde med breda expansioner av vattenis. GRaND-data visade också att istället för att bestå av ett fast islager skulle isen troligtvis ha formen av en porös blandning av steniga material (där is fyller porerna).
Tidigare trodde man att is bara fanns inom vissa kraterregioner på Ceres, och ansågs vara resultatet av effekter som deponerade vattenis under Ceres långa historia. Men som Thomas Prettyman - den huvudsakliga utredaren av Dawns GRaND-instrument - sa i ett pressmeddelande från NASA, överväger forskarna nu denna ståndpunkt:
”På Ceres är is inte bara lokaliserad för några få kratrar. Det är överallt och närmare ytan med högre breddegrader. Dessa resultat bekräftar förutsägelser som gjorts för nästan tre decennier sedan att is kan överleva i miljarder år precis under ytan av Ceres. Beviset stärker fallet för närvaron av nära isytan på andra asteroider i huvudbältet. ”
Koncentrationerna av järn, kalium och kol som detekterats av GRaND-instrumentet stöder också teorin om att Ceres yta förändrades av flytande vatten i det inre. I grund och botten teoretiserar forskare att förfallet av radioaktiva element inom Ceres skapade tillräckligt med värme för att få protoplanets struktur att skilja mellan en stenig inre och iskalla yttre skal - vilket också tillät mineraler som de som observerades deponeras i ytan.
På liknande sätt undersökte en andra studie producerad av forskare från Max Planck Institute for Solar Research hundratals permanent skuggade kratrar belägna på Ceres norra halvklot. Enligt denna studie, som nyligen dök upp i Naturastronomi, dessa kratrar är "kalla fällor", där temperaturen sjunker till mindre än 11o K (-163 ° C; -260 ° F), vilket förhindrar att alla utom de minsta ismängderna förvandlas till ånga och fly.
Inom tio av dessa kratrar fann forskarteamet avlagringar av ljust material, vilket påminde om vad Gryning upptäckt i ockatorns krater. Och i en som delvis var solbelyst, Dawns infraröd kartläggning spektrometer bekräftade närvaron av is. Detta antyder att vattenis lagras i Ceres mörkare kratrar på ett sätt som liknar det som har observerats runt polära regioner i både Merkurius och månen.
Där det här vattnet kom från (dvs huruvida det deponerades av meteorer eller inte) förblir något av ett mysterium. Men oavsett, det visar att vattenmolekyler på Ceres kan flytta från varmare mittlängder till de kallare, mörkare polära regionerna. Detta lägger teorin ytterligare på att Ceres kan ha en svag vattenånga-atmosfär, vilket föreslogs 2012–2013 baserat på bevis som erhållits av Herschel Space Observatory.
Allt detta lägger till att Ceres är en vattnig och geologiskt aktiv protoplanet, en som kan hålla ledtrådar om hur livet fanns för miljarder år sedan. Som Carol Raymond, biträdande utredare för Dawn-uppdraget, förklarade också i NASA: s pressmeddelande:
"Dessa studier stöder idén att is separerade från sten tidigt i Ceres historia och bildade ett isrikt skorpeskikt, och att isen har förblivit nära ytan under solsystemets historia. Genom att hitta kroppar som var vattenrika i det avlägsna förflutna kan vi upptäcka ledtrådar om var livet kan ha funnits i det tidiga solsystemet. ”
Tillbaka i juli började Dawn sin utökade uppdragsfas, som består av att leda flera banor av Ceres. För närvarande flyger den i en elliptisk bana på ett avstånd av mer än 7 200 km (4500 mi) från protoplaneten. Rymdskeppet förväntas fungera fram till 2017, kvarstår en evig satellit av Ceres fram till slutet.
