Почему ученым так интересна Церера? Все о планете, на которой активно ищут жизнь
Разгадана главная тайна Цереры, карликовой планеты в Солнечной системе, а именно — происхождение ее ярких участков. Долгое время ученые не могли понять, откуда на этом космическом объекте возникли яркие светящиеся пятна. Кроме того, у ученых к Церере много вопросов. Рассказываем, почему она вызывает повышенный интерес у астрономов. Может ли она принять жизнь в таком виде, в каком мы ее знаем?
Читайте «Хайтек» в
Чем особенна Церера?
Карликовая планета или огромной астероид?
Карликовая планета Церера — самый большой объект в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и единственная карликовая планета, расположенная во внутренней части Солнечной системы. Когда в 2015 году прибыла миссия НАСА «Рассвет» (Dawn), Церера стала первой карликовой планетой, которую посетил космический корабль.
На этой орфографической проекции изображена карликовая планета Церера, видимая с космического корабля НАСА Dawn.
Называемая астероидом в течение многих лет, Церера настолько больше и настолько отличается от своих скалистых соседей, что в 2006 году ученые классифицировали ее как карликовую планету. Хотя Церера составляет 25% от общей массы пояса астероидов, крошечный Плутон все же в 14 раз больше и массивнее ее.
Самый короткий световой день во всей Солнечной системе и нет времен года
Церере требуется 1 682 земных дня, или 4,6 земных года, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Поскольку она вращается вокруг Солнца, то совершает один оборот каждые 9 часов, что делает ее световой день одним из самых коротких в Солнечной системе.
Ось вращения Цереры наклонена всего на 4 градуса по отношению к плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Это означает, что она вращается почти идеально вертикально и не подвержена временам года, как другие более наклоненные планеты.
Планета-зародыш, которой помешал сосед
Церера образовалась вместе с остальной частью Солнечной системы около 4,5 млрд лет назад, когда гравитация втянула в себя закрученный газ и пыль, превратившись в маленькую карликовую планету. Ученые описывают Цереру как «зародышевую планету» — она начала формироваться, но этот процесс не успел закончиться. Сильная гравитация соседнего Юпитера помешала ему стать полностью сформированной планетой. Около 4 млрд лет назад Церера обосновалась на своем нынешнем месте среди остатков планетных образований в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.
Есть ли потенциал для жизни на Церере?
Церера больше похожа на планеты земной группы (Меркурий, Венеру, Землю и Марс), чем на своих соседей-астероидов, но она намного менее плотна. Одно из сходств — многослойная структура, но слои не так четко определены. У нее, вероятно, твердое ядро и мантия из водяного льда. Фактически Церера может состоять на 25% из воды. Если это так, на ней больше воды, чем на Земле. Кора каменистая и пыльная, с большими отложениями соли. Соли на Церере не похожи на поваренную соль (хлорид натрия), а состоят из других минералов, таких как сульфат магния.
На этом смоделированном виде в перспективе изображен кратер Оккатор размером 57 миль (92 километра) в поперечнике и глубиной 2,5 мили (4 километра), который содержит самую яркую область на Церере.
Церера покрыта бесчисленным множеством маленьких молодых кратеров, но ни один из них не превышает 280 км в диаметре. Это удивительно, учитывая, что карликовая планета должна быть поражена многочисленными крупными астероидами за время своей жизни 4,5 млрд лет.
Отсутствие кратеров может быть связано со слоями льда прямо под поверхностью. Элементы поверхности могут со временем сгладиться, если лед или другой материал с более низкой плотностью, например, соль, находится чуть ниже поверхности. Также возможно, что в прошлом гидротермальная активность, такая как ледяные вулканы, стерла некоторые большие кратеры.
В некоторых кратерах Цереры есть области, которые всегда находятся в тени. Возможно, что без прямого солнечного света в этих «холодных ловушках» может оставаться водяной лед в течение длительного времени.
У Цереры очень тонкая атмосфера, и есть доказательства, что она содержит водяной пар. Пар может производиться ледяными вулканами или сублимацией льда у поверхности (переходом из твердого состояния в газ).
Церера — одно из немногих мест в нашей Солнечной системе, где ученым интересно искать возможные признаки жизни. У нее есть то, чего нет на многих других планетах: вода. Здесь, на Земле, вода необходима для жизни, поэтому вполне возможно, что при наличии этого ингредиента и некоторых других условий там могла бы существовать жизнь. Живые существа на Церере, если они вообще есть, вероятно, будут очень маленькими микробами, похожими на бактерии. И хотя сегодня на ней может не быть живых существ, могут быть признаки того, что на ней была жизнь в прошлом.
Что нашли ученые?
Космический корабль НАСА «Рассвет» дал ученым необычный вид крупным планом карликовой планеты Церера. К моменту завершения миссии в октябре 2018 года орбитальный аппарат опустился на высоту менее 35 км над поверхностью, открывая четкие детали загадочных ярких областей, которыми стала известна Церера.
Ученые выяснили, что яркие участки представляют собой отложения, состоящие в основном из карбоната натрия — соединения натрия, углерода и кислорода. Скорее всего, они возникли из жидкости, которая просочилась на поверхность и испарилась, оставив после себя сильно отражающую соляную корку. Но они еще не определили, откуда взялась эта жидкость.
Проанализировав данные, собранные ближе к концу, ученые миссии «Рассвет» пришли к выводу, что жидкость поступила из глубокого резервуара с «рассолом» или водой, обогащенной солью. Изучая гравитацию Цереры, ученые узнали больше о внутренней структуре карликовой планеты и смогли определить, что резервуар с рассолом имеет глубину около 40 км. Ширина же его составляет сотни километров.
Церера не получает выгоды от внутреннего нагрева, вызванного гравитационным взаимодействием с большой планетой, как в случае с некоторыми ледяными лунами внешней Солнечной системы. Но новое исследование, которое фокусируется на оккаторном кратере Цереры 92 км, где находятся самые обширные яркие области, подтверждает, что Церера — это богатый водой мир, как и эти другие ледяные тела.
На этом мозаичном изображении используется ложный цвет, чтобы выделить недавно обнаженный рассол или соленые жидкости, которые вытолкнулись из глубокого резервуара под корой Цереры. На этом снимке области кратера Оккатор, они кажутся красноватыми.
Dawn совершила гораздо больше, чем мы надеялись, когда приступила к своей необычной внеземной экспедиции. Эти захватывающие новые открытия после завершения долгой и продуктивной миссии — прекрасная дань уважения этому замечательному межпланетному исследователю.
Директор миссии Марк Рэйман из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии
Эта мозаика кратера Оккатора на Церере состоит из изображений, сделанных миссией NASA Dawn во время второй расширенной миссии в 2018 году. Яркие ямы и холмы (на переднем плане) образовались из-за соленой жидкости, выпущенной, когда богатый водой пол Оккатора замерз после удара, образующего кратер. около 20 миллионов лет назад.
Наблюдения астрономов до «Рассвета»
Задолго до того, как миссия «Рассвет» прибыла на Цереру в 2015 году, ученые заметили в телескопы диффузные яркие области, но их природа была неизвестна. Со своей близкой орбиты «Рассвет» сделал снимки двух отдельных сильно отражающих областей в кратере Оккатор, которые впоследствии были названы Cerealia Facula и Vinalia Faculae (Faculae означает светлые участки).
Ученые знали, что микрометеориты часто атакуют поверхность Цереры, нанося ей неровности и оставляя обломки. Со временем такие действия должны затемнить эти яркие области. Таким образом, их яркость указывает на то, что они, вероятно, молоды. Попытка понять источник областей и то, как материал может быть таким новым, была основной целью последней расширенной миссии «Рассвет» с 2017 по 2018 годы.
Исследование не только подтвердило, что яркие участки молодые — некоторым менее 2 млн лет. Также благодаря миссии ученые обнаружили, что геологическая активность, приводящая к появлению этих участков-месторождений, может продолжаться.
На поверхности Цереры соли, несущие воду, быстро обезвоживаются за сотни лет. Но измерения миссии «Рассвет» показывают, что в них все еще есть вода, поэтому жидкости, должно быть, достигли поверхности совсем недавно. Это свидетельствует как о присутствии жидкости ниже области кратера Оккатор, так и о продолжающемся переносе материала из глубоких недр на поверхность.
Ученые обнаружили два основных пути, по которым жидкости могут достигать поверхности.
Кэрол Реймонд, главный исследователь миссии «Рассвет »
Активная геология: недавнее и необычное
В нашей Солнечной системе ледяная геологическая активность происходит в основном на ледяных лунах, где она обусловлена их гравитационным взаимодействием с их планетами. Но это не относится к движению рассолов к поверхности Цереры, это позволяет предположить, что другие крупные тела, богатые льдом, не являющиеся лунами, также могут быть активными.
Некоторые свидетельства движения жидкостей в кратере Оккатор становятся открытыми из-за ярких отложений на поверхности, но другие подсказки приходят из большого количества интересных конических холмов, напоминающих пинго на Земле — небольших ледяных гор в полярных регионах, образованных замороженными подземными водами под давлением. Такие особенности были замечены на Марсе, но их открытие на Церере знаменует собой первый случай их наблюдения на карликовой планете.
В более крупном масштабе ученые смогли отобразить плотность структуры коры Цереры как функцию глубины — впервые для богатого льдом планетарного тела. Используя измерения силы тяжести, они обнаружили, что плотность коры Цереры значительно увеличивается с глубиной, что выходит за рамки простого воздействия давления. Исследователи пришли к выводу, что в то время как резервуар Цереры замерзает, соль и ил проникают в нижнюю часть коры.
Гибель Луны грозит нам вымиранием
Астероиды самых различных размеров то и дело проносятся мимо нашей планеты, угрожая нам глобальной катастрофой. Давно известно, что в истории нашей планеты были случаи, когда огромные каменные глыбы врезались в поверхность Земли, падали в океаны. Считается, что в результате одного из таких столкновений 65 миллионов лет назад вымерли динозавры. Мы вполне можем разделить их участь, ведь когда-нибудь столкновение нашей планеты с астероидом станет неизбежным.
Американские ученые Дэвид Моррисон и Кларк Чапман образно сравнили Землю с мишенью, которая «парит в космическом тире». На нашей планете уже найдено около 150 гигантских воронок, которые наглядно свидетельствуют, что не все астероиды пролетают мимо нашей планеты, бывают и такие, которые врезаются в ее поверхность. По мнению Чапмана и Моррисона, раз в 500 тысяч лет из¬за падения астероидов на 3емле происходит глобальная катастрофа. А каждые 100 миллионов лет, согласно статистике, на Землю падают астероиды размером в 10 км и более, такие столкновения грозят почти полным уничтожением человечества и всего животного мира.
Наверное, многие читали или слышали об астероиде Апофис, который вполне может врезаться в нашу Землю в 2036 году. В конце прошлого года выяснилось, что, кроме Апофиса, нашей планете угрожают еще два крупных астероида. Согласно расчетам ученых, эти каменные глыбы могут столкнуться с Землей уже в ближайшие несколько десятков лет. В интервью «Российской газете» президент Ракетно¬космической корпорации «Энергия» Виталий Лопота сказал: «Что в этом случае может произойти с Землей, объяснять нет необходимости: катастрофа глобального масштаба!»
Хотя он отметил, что вероятность столкновения с этими астероидами невелика, все же лучше на всякий случай изменить траекторию их движения. Для этого надо создать ракеты¬носители грузоподъемностью порядка 70 тонн, способные вывести на траекторию перехвата космический аппарат, обладающий нужными для этой цели средствами и энергетическими запасами. По мнению ученого, для изменения траектории астероидов могут понадобиться космические буксиры с ядерной либо солнечной энергоустановкой. Возможно, изменение траектории астероидов будет проводиться с помощью термоядерных зарядов.
Апофис больше не опасен?
Однако в 2029 году Апофис должен все же миновать Землю, но вот насчет очередного сближения астероида с ней в 2036 году у ученых возникли вполне закономерные опасения. Было подсчитано, что с вероятностью 1:250000 Апофис в 2036 году может столкнуться с нашей планетой. 9 января 2013 года этот астероид пролетел на расстоянии в 14,46 миллиона км от нашей планеты. Это позволило ученым произвести новые расчеты и оценить потенциальную угрозу Апофиса для нашей планеты на ближайшие десятилетия.
По расчетам американских исследователей, в 2029 году астероид пролетит на расстоянии 37,6 тысячи км от центра Земли. Его можно будет наблюдать на небосклоне невооруженным глазом в виде яркой звезды. Никакого столкновения не произойдет, стоит вспомнить, что некоторые ученые и 2029 год считали потенциально опасным. Самое же главное, ученые пришли к выводу, что при этом не произойдет никакого кардинального изменения траектории Апофиса. Это очень важно! Ведь ранее многие ученые полагали, что в 2029 году Апофис, пролетев через так называемую замочную скважину, изменит траекторию своего полета и в 2036 году будет угрожать Земле.
Итак, получается, что мы теперь вполне можем забыть об Апофисе и успокоиться? Увы, расслабляться пока не стоит. Вспомните о двух новых астероидах, которые по расчетам ученых потенциально угрожают нашей планете, да и сам Апофис я бы не торопился сбрасывать со счетов. Космос полон неожиданностей, чтото вполне может изменить траекторию астероида, да и в расчетах ученые могли не учесть какойнибудь фактор. С тем же Апофисом уже было озвучено немало расчетов, которые противоречили друг другу.
«Личико» в шрамах
Если Земля с помощью процессов выветривания и эрозии, а также растений, успешно залечивает шрамы, полученные от космических странников, то Луна демонстрирует их нам во всей красе. Ее «личико» настолько обезображено шрамами, что становится ясно — астероиды много раз выбирали ее своей мишенью.
Несколько лет назад ученые пришли к заключению, что когдато очень давно Луна была повернута к Земле обратной стороной. По сообщению New Scientist, это установили исследователи из Парижского института физики Земли. Луна постоянно обращена к Земле одной стороной, ведь период ее вращения вокруг собственной оси совпадает с периодом обращения вокруг Земли. Согласно компьютерным моделям, количество кратеров в восточном полушарии Луны должно быть на 30% больше, чем в западном. Ученые сравнивают Луну с автомобилем: когда идет дождь, количество капель, попадающих на лобовое стекло, больше, чем количество попадающих на заднее.
Однако оказалось, что данный эффект присутствует, если ограничиться только рассмотрением молодых кратеров в восточном полушарии. Древние же кратеры, наоборот, более распространены в западной части Луны. Как же такое можно объяснить? Ученые пришли к выводу, что такое распределение кратеров может быть вызвано столкновением Луны с очень крупным астероидом в далеком прошлом. По их мнению, сначала Луна была повернута к Земле одним боком, огромный астероид врезался в нее и заставил вращаться вокруг собственной оси.
Гравитация нашей планеты постепенно замедляла движение Луны, в конечном счете она «остановилась», повернувшись к Земле уже другим боком. Как считают ученые, столкновение произошло 3,9 миллиарда лет назад. Представляете, каким внушительным был астероид, если он заставил Луну вращаться как волчок! Хорошо, что он еще не расколол нашу космическую соседку, кстати, о возможности такого сценария в будущем недавно всерьез заговорили ученые.
Если астероид расколет Луну
До сих пор считалось, что главная опасность из космоса — это внушительный астероид, который может врезаться в нашу планету. Однако оказалось, что астероид способен поставить под угрозу существование нашей цивилизации, просто угодив в Луну и расколов ее на части.
В Главном поясе астероидов, расположенном между орбитами Марса и Юпитера, вращаются миллионы космических тел. Среди множества астероидов размером от десятков метров до первых сотен километров резко выделяются два огромных космических тела — Веста и Церера. Именно они, по мнению ученых, могут стать главными участниками возможной космической драмы, которая приведет к исчезновению Луны.
Веста — один из крупнейших астероидов, он занимает первое место по массе и второе по размеру после Цереры. Еще это самый яркий астероид из всех и единственный, который можно без усилий наблюдать невооружённым взглядом. Размеры Весты составляют 578x560x458 км. Она была открыта 29 марта 1807 года Генрихом Вильгельмом Ольберсом. Благодаря предложению Карла Гаусса это космическое тело получило имя древнеримской богини дома и домашнего очага Весты.
Церера, которая была открыта 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци, относится к карликовым планетам и является крупнейшим и наиболее массивным телом в поясе астероидов. Какое¬то время Церера даже рассматривалась как полноценная планета Солнечной системы, потом ее классифицировали как астероид, а в 2006 году отнесли к карликовым планетам. Диаметр этого космического тела около 950 км. Карликовая планета, имеющая сферическую форму, названа в честь древнеримской богини плодородия Цереры.
По мнению ученых, именно Веста и Церера представляют большую опасность. Если Земля вдруг столкнется с Церерой, наша планета просто развалится на куски. Вот поэтому астрономы уже длительное время ведут пристальное наблюдение за поясом астероидов и рассчитывают траектории потенциально опасных космических тел. Сравнительно недавно подобные расчеты привели к сенсационному открытию. Они показали, что происходит быстрое сближение Весты и Цереры, в результате которого эти космические тела непременно столкнутся.
В результате этого столкновения Веста развалится на куски, а огромная Церера из¬за сильного удара изменит траекторию своего движения и направится к Земле. К счастью, по расчетам ученых, Церера пройдет мимо нашей планеты, но… врежется в Луну. От удара спутник нашей планеты разлетится на мелкие осколки!
Возможна ли жизнь без ночного светила?
Пока ученые еще затрудняются ответить, когда может реализоваться подобный сценарий. Может быть, без Луны останутся наши дети, а может — праправнуки. Хотелось бы верить, что это очередная космическая страшилка наподобие трех гигантских НЛО, которые должны были подлететь к Земле к 21 декабря 2012 года. Но, увы, все слишком серьезно. Ученые просчитывают сценарий подобной космической катастрофы, ведь она вполне способна привести к гибели нашей цивилизации.
Что уже удалось установить? Компьютерное моделирование показало, что мощного удара Цереры Луна точно не выдержит. Часть осколков от нее полетит к Земле, однако, по мнению астрофизиков, они не приведут к человеческим жертвам, так как сгорят в атмосфере, даже не достигнув поверхности планеты. К сожалению, других спасительных обстоятельств в этой катастрофе для нас не будет.
Луна оказывает на нашу планету слишком большое влияние, чтобы ее исчезновение прошло без тяжелых последствий. Сразу после исчезновения Луны воды Мирового океана, сосредоточенные на экваторе благодаря притяжению спутника, отхлынут к полюсам. Огромные площади суши окажутся затоплены волнами цунами, исчезнут многие прибрежные города и даже государства, погибнут миллионы людей.
Но это будет только началом катастрофы, после исчезновения Луны ситуация на Земле будет ухудшаться с каждым часом. Луна является залогом стабильности нашей планеты, благодаря ее притяжению ось вращения Земли удерживается под постоянным углом наклона в 23 градуса. Существует более менее предсказуемый климат, есть цикличная смена времён года. Без Луны этой стабильности придет конец. Как показывают расчеты ученых, Земля начнет вращаться хаотично, при этом угол вращения будет колебаться от нуля до 90 градусов.
Климат буквально сойдет с ума, во многих районах планеты просто станет невозможно жить. Уровень Мирового океана повысится, значительная часть суши уйдет под воду. Плодородных земель останется совсем мало, урожаи с них не смогут прокормить человечество. Люди массово начнут умирать от голода. Везде будут происходить локальные схватки за землю, пищу и воду. Пройдет всего три месяца, а население планеты сократится уже в несколько раз. Люди начнут быстро деградировать, какоето время они еще будут использовать наследство своей цивилизации (оружие, машины, посуду, консервированные продукты и т. д.), но при отсутствии производства его надолго не хватит. Снова наступит каменный век…
По большому счету последствия исчезновения Луны для природы даже трудно просчитать, ведь многие растения, животные и насекомые на Земле приспособились к ее фазам, приливам и отливам.
Странный сценарий спасения
Пока озвучен лишь один сценарий спасения, который немало меня удивил, ведь он предусматривает «кражу» одного из спутников Юпитера, чтобы заменить им утраченную Луну. Ученые даже приглядели равноценную замену — Европу, которая вполне сравнима по размерам с Луной и сможет удерживать Землю в ее современном положении.
Однако научные мужи признают, что «украсть» Европу будет весьма нелегко, учитывая силу притяжения Юпитера. Уважаемые господа, а не проще ли будет не допустить столкновения Весты с Церерой или направить последнюю мимо Луны? Ведь когда исчезнет Луна, исчезнут и ваши возможности чтото сделать…
«Нет, видимо, придется надеяться только на инопланетян, которые базируются на Луне
alexandr_palkin
МИРОСТРОИТЕЛЬСТВО
БУДУЩЕЕ РОССИИ РОЖДАЕТСЯ В КАЖДОМ ИЗ НАС
Оригинал вхят у 
zelenyikot в Раскрывая тайны межпланетного пришельца
Карликовая планета Церера — довольное уникальное и во-многом загадочное тело, которое внимательно изучается зондом NASA Dawn с весны 2015 года. Церера вращается вокруг Солнца примерно между Марсом и Юпитером в поясе астероидов, но научные результаты Dawn позволяют предполагать, что прибыла она в нынешнее “место парковки” из более дальних краев.
Цереру открыли более 200 лет назад, но почти два века люди ничего не могли увидеть кроме точки или маленького пятнышка из-за несовершенства оптики. С Цереры началось открытие Главного астероидного пояса, и за внешнее сходство с далекими звездами астероиды получили свое название — “звездоподобные”. Их размеры так малы, что телескопы прошлого и позапрошлого века были не способны различить хоть какие-то детали поверхности. Сначала Цереру считали планетой, но быстро “разжаловали” в астероиды, и в этом звании она провела два века. Дискуссия о статусе Плутона привела к уточнению термина “планета” и введению нового термина “карликовая планета”. В 2006 году Церера получила звание карликовой планеты, и среди них стала самой маленькой и самой близкой к Земле. К этому времени космический телескоп Hubble смог увидеть ее уже лучше и показать сферическую форму, благодаря которой и досталось это звание. Диаметр Цереры составляет примерно 950 км, что в 3,5 раза меньше нашей Луны и в 2,5 раза меньше диаметра Плутона. Спутник Плутона Харон чуть больше Цереры, но она летает сама по себе вокруг Солнца, поэтому заслужила особое звание.
Остальные карликовые планеты: Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке вращаются намного дальше — за орбитой Нептуна. Из них только Плутон на краткое время посещался земным зондом New Horizons. В 2015 году к Церере прибыла межпланетная автоматическая станция Dawn (“Рассвет”), за три года он сменил несколько орбит разной высоты: 5100-4400-1500-385-200 км, и теперь Церера — самая изученная карликовая планета.
Dawn — представляет собой классический зонд для исследования безатмосферных тел Солнечной системы: на борту размещен небольшой панхроматический телескоп с восемью спектральными фильтрами на колесе, инфракрасный спектрометр и гамма-нейтронный спектрометр.
Особенностью конструкции Dawn является его двигательная установка — он использует электроракетные ионные двигатели. Особенностью этих двигателей является высокая скорость истечения реактивных газов, которая позволяет расходовать запас гораздо экономнее более распространенных химических двигателей. Недостатком ионников является ничтожно малое количество газа в реактивной струе. Поэтому там где химическому двигателю потребуется включение на несколько минут, ионному придется работать десятки часов. К тому же электроракетные двигатели требуют много энергии, поэтому Dawn оснащен солнечными батареями размахом почти 20 метров.
Несмотря на недостатки ионных двигателей, они позволили Dawn совершить долгий и многоэтапный вояж в поясе астероидов и провести сложную научную программу. Стартовав в 2007 году Dawn прибыл к самому большому астероиду в Главном поясе между Марсом и Юпитерм — Весте. Это яйцеобразное грубое каменное тело размером около 550 км. Если бы Веста имела сферическую форму как Церера, то тоже звалась бы карликовой планетой.
Dawn вышел на орбиту вокруг Весты, и больше года изучал ее с трех разных орбит. Потом зонд воспользовался преимуществами ионной тяги, и вернулся на межпланетную траекторию, чтобы добраться до следующей важной цели — карликовой планеты Церера. Перелет длился два с половиной года.
Любопытный факт: Dawn провел в поясе астероидов восемь лет и совершил три оборота вокруг Солнца, но не встретил ни одного астероида кроме Весты. Это показательный пример того, насколько заполнено астероидами пространство в самой гуще Главного пояса. Если бы в пути попался хоть один известный астероид, NASA не упустило бы возможности изучить его хотя бы издалека и на пролетной траектории.
Сближение с Церерой зимой 2015 года сразу началось с интриги — на поверхности темной карликовой планеты (чуть темнее Луны) обнаружилось несколько ярких белых пятен сконцентрированных на дне одного кратера. Ранее инфракрасный космический телескоп ESA Herschel определил в этом месте выделение водяного пара в интенсивности около 3 кг/с, но гипотезу водяного льда ученые выдвигали осторожно, рассматривая и другие возможности.
Вода на Церере никого не удивила, еще ранее, анализ ее орбитальных характеристик позволил высчитать ее массу, а после уточнения размеров получили среднюю плотность 2,1 г на куб см. Это очень мало в сравнении с каменными астероидами. Например у Весты плотность 3,4 г на куб см, у самой распространенной в Солнечной системе каменной породы базальта плотность около 2,6 г на куб см. Поэтому еще до прибытия Dawn предполагалось большое содержание воды, до 50% в мантии Цереры. Для сравнения, метеориты прилетевшие на Землю с Весты содержат не более 0,04% воды.
Сферическая форма Цереры указывает на прошедшую дифференциацию, т.е. разделение на каменное ядро, возможно с примесью металлов, и каменно-ледяную мантию. Всё это покрыто тонким слоем реголита, накопившемся за миллиарды лет на поверхности.
Открытия Dawn начались с ярких пятен в кратере названном Оккатор, но это было только начало. Сразу заметили еще одну приметную особенность — почти правильный конус горы, названной Ахуна. Она выделялась на фоне средней “шероховатости” поверхности возвышаясь на 5 км с основанием 20 км. Рядом с горой располагается глубокий метеоритный кратер примерно такого же размера, но, вероятно, они не связаны. Зато с противоположной стороны карликовой планеты находится древний и самый большой на Церере кратер от астероида диаметром 280 км. Возможно, гора Ахуна — это вулкан, который сформировался в точке фокусировки сейсмических волн в момент от удара с обратной стороны. Подобные процессы могли происходить на Меркурии (Равнина Жары), Марсе (нагорье Фарсида и Элизий), Земле (плато Путорана). Доказательства вулканизма на горе Ахуна нашли при помощи инфракрасного спектрометра — на вершине и склонах определили отложения карбоната натрия. Вероятнее всего Ахуна является криовулканом, т.е. вулканом извергающим воду с различными примесями. К сожалению, свежих следов вулканизма гора не имеет.
За два года Dawn смог определить множество материалов, которые указывали на прошлую геологическую и химическую активность жидкой воды на Церере: нашлась глина, которая является результатом размывания водой вулканических пород, карбоната натрия, и его варианта связанного с водой в форме гидрокарбоната, более известного как пищевая сода, тоже нашлось много. Органические соединения ответственны за незначительное покраснение в выбросах из некоторых метеоритных кратеров. Более того, оказалось, что эволюция поверхности еще продолжается: со склонов некоторых кратеров сходят оползни, вода испаряется с нагретых солнцем участков поверхности, создает временную атмосферу, и оседает инеем в холодной тени.
Самым ярким подтверждением гидротермальной активности на Церере стали те самые яркие пятна в кратере Оккатор. Сам кратер возник примерно 80 млн лет назад, но белые отложения, которые тоже оказались содой, моложе его на 30 млн лет. Самые свежие отложения вообще недавние по геологическим меркам — около 4 млн лет. В центре наиболее крупного карбонатного пятна тоже возвышается криовулканический купол, только значительно меньше Ахуны.
Еще одну загадку подкинуло изучение гравитационного поля Цереры. По его результатам плотность верхнего слоя карликовой планеты довольно низкая — ближе ко льду чем к камню. По более ранним исследованиям вода должна составлять 40-50% верхней мантии. При этом вызывает удивление стабильность крупных геологических образований, вроде горы Ахуна или многих глубоких кратеров. Обычная мерзлота не удержала бы такие структуры из-за пластичности льда. Получается что-то внутри “держит каркас”. Ученые предположили, что в качестве “арматуры” ледяных недр Цереры выступают клатраты — газовые гидраты — это кристаллические соединения воды и различных газов, которые формируются при определенном соотношение температуры и давления. Например метановый гидрат из воды и метана возникает при 0 град. Цельсия при давлении 50 атм, при понижении температуры необходимое давление уменьшается. Клатраты могут быть в 100-1000 раз прочнее льда, при той же плотности. То есть перед нами косвенное доказательство скрытых в недрах Цереры летучих веществ, которых уже нет на поверхности.
Еще одним подтверждением прошлой дегазации Цереры являются обнаруженные цепи небольших кратеров шириной 1-4 км, длиной до 500 км. Предположительно они возникли в реголите над трещинами в коре карликовой планеты. Трещины могут иметь разное происхождение: от тектоники, от мощного астероидного удара, от изменения объема космического тела вследствие его остывания… Но каждая из этих причин имеет определенные признаки, которых нет на Церере. Наиболее убедительной гипотезой стала именно дегазация, когда из толщи коры через трещины наружу выделялись потоки газов из внутренних резервуаров.
Самой интригующей находкой на Церере стал аммиак обнаруживаемый на поверхности с карбонатами и глинами. Аммиак растворенный в воде понижает ее температуру замерзания, что позволяет криовулканам извергаться даже при минусовой температуре. Аммиак интересен прежде всего тем, что указывает на происхождение Цереры где-то за пределами ее нынешней орбиты, т.е. она пришелец в Главном поясе астероидов.
Такой вывод следует из-за т.н. “снеговой линии” (frost line) — расстояния от Солнца, на котором тепла становится недостаточно для сохранения газообразной формы, что приводит к конденсации газа в твердую форму. Во времена формирования Солнечной системы снеговая линия для воды располагалась на расстоянии примерно 420 млн км от Солнца, т.е. примерно там, где вращается Церера. Сейчас водяная снеговая линия располагается еще дальше — около 750 млн км от Солнца — почти у орбиты Юпитера. Ближе этого расстояния вращаются только каменные планеты, спутники и астероиды, лед на которых может быть только у полюсов, или в тени, или под поверхностью. На земных горных вершинах лед держится благодаря атмосферному давлению. Дальше водяной снеговой линии в изобилии летают ледяные кометы, и спутники планет почти все или состоят из льда, или все покрыты льдом.
В отличии от воды, аммиак имеет более низкую температуру конденсации, и при формировании Солнечной системы его снеговая линия лежала примерно на 80 млн км дальше орбиты Цереры, т.е. он никак не мог принять участие в ее создании. Есть и другие косвенные признаки того, что Церера — гостья в Главном поясе. Как уже упоминалось, воды в карликовой планете несравнимо больше чем в астероидах по-соседству. Исключения только в «выродившихся» кометах, и дальних астероидах у орбиты Юпитера. Еще практически все крупные астероиды Главного пояса имеют собственные семейства, т.е. группы мелких астероидов, которые имеют общие спектральные характеристики и близкие орбиты, а у Цереры такого нет.
В целом, следует признать, что Церера по форме и составу больше похожа на большие спутники Юпитера или даже на остальные карликовые планеты, вроде Плутона. Шарообразные спутники Сатурна в основном имеют меньшую плотность чем Церера, за счет большего содержания льда. Плутон плотнее ледяных спутников, но до Цереры не дотягивает, но она могла набрать плотность за счет “сброса” легких газов, уже после приближения к Солнцу. Наклон орбиты Цереры подсказывает, что она прибыла не от Юпитера, так что возможно когда-то она была карликовой планетой на задворках Солнечной системы. Возможно более подробное изучение даст ответы.
Dawn сейчас готовится перейти на самую низкую финальную орбиту высотой 50 км, это обещает новые подробности на поверхности и новые открытия. Хотя в перспективе стоило бы запустить туда и посадочный зонд. Уже совершенных открытий достаточно чтобы понять ее высокое значение для исследования истории и эволюции Солнечной системы.
