Ceres: Den mindste og tætteste dværgplanet

En kunstner

En kunstners illustration af Ceres baseret på kortlægning og observationer fra NASAs Dawn -rumfartøj, der i øjeblikket kredser om dværgplaneten i Asteroidebæltet. (Billedkredit: SO/L.Calçada/NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/Steve Albers/N. Risinger ( skysurvey.org ))



Ceres er en dværgplanet, den eneste i solsystemet; resten ligger ved yderkanterne, i Kuiperbæltet. Selvom den er den mindste af de kendte dværgplaneter, er den det største objekt i asteroidebæltet.



I modsætning til andre stenede kroppe i asteroide bælte , Ceres er en oblat kugleformet, afrundet med en rotationsbue omkring ækvator. Forskere tror, ​​at Ceres kan have et hav og muligvis en atmosfære. Den nylige ankomst af en sonde har låst nogle af dværgplanets hemmeligheder op, men andre forbliver skjulte. [Se flere fotos af dværgplaneten Ceres]

Lyspunkter og ensomme bjerge

Den 6. marts 2015 blev NASAs Dawn -rumfartøj den første sonde, der kredsede to kroppe i solsystemet. Efter at have forladt asteroiden Vesta rejste Dawn til Ceres, en iskold verden, der har tantalet forskere i årevis. Mens de fleste asteroider er lavet af sten, afslørede Ceres, at det kunne indeholde vand på overfladen siden 1991, selvom disse tip forblev ubekræftet i mere end 20 år.



Det meste af overfladen er kedelig grå. Spektrale observationer fra Ceres har afsløret tilstedeværelsen af ​​en form for grafit kendt som grafitiseret kulstof .

'Det har ikke udviklet sig til korrekt grafit,' sagde Amanda Hendrix, seniorforsker ved Planetary Science Institute i Arizona, til demokratija.eu. Men det er tæt på.

Da Dawn nærmede sig den kæmpe asteroide, blev et lyspunkt på overfladen klarere. Efter at have observeret Ceres blev der fundet 130 lignende pletter med varierende lysstyrke på planeten. Overfladen på Ceres er generelt lige så reflekterende som nyhældt asfalt, mens pletterne spænder fra den kedelige glans af beton til den opsigtsvækkende lysstyrke af is, der flyder på Jordens oceaner. Den klareste region ligger i det 56 kilometer brede (90 kilometer) Occator Crater, som indeholder de mest berømte samlinger af skinnende pletter på overfladen af ​​Ceres.



Tidlige spekulationer om pletterne omfattede muligheden for isvulkaner på dværgplaneten. Imidlertid stiger kun et enkelt 'ensomt bjerg' fra overfladen. Det pyramideformede bjerg stiger til en højde på 21.120 fod (6.437 meter). Det 4-mile høje bjerg står ensomt, uden tegn på vulkansk eller anden geologisk aktivitet, der tyder på dens forvirrende oprindelse.

Selvom en undersøgelse af pletterne oprindeligt fandt signaturer af hydratiserede magnesiumsulfater, det samme materiale, der udgør Epsom salt tilbage på jorden, afslørede yderligere undersøgelse kemiske signaturer af natriumcarbonat. Dannet af kulstof efterlades materialet ofte på jorden, når vand fordamper, hvilket tyder på, at saltene dannes under de vandige forhold under skorpen. De fleste af de lyse områder er forbundet med kratere, hvilket tyder på, at deres dannelse kan være relateret til påvirkninger. Disse fund binder til tidligere forståelse af dannelsen af ​​dværgplaneten.

Ceres funktioner er opkaldt efter landbrugets ånder og guder, og blev godkendt af International Astronomical Union i 2015. Ceres selv blev opkaldt efter den romerske gudinde for majs og høst.

En en gang våd verden



Ceres kan se tør og grå ud, men den holdt sandsynligvis en flydende hav i sin fortid. Dawn brugte dværgplanetens egen masse til at kortlægge dens tyngdekraftsfelt. Kombineret med observationer af de iskolde overflader afslører observationerne spor af et hav i skorpen med tegn på en mudret kappe under overfladen.

Ceres har en densitet på 2,09 gram pr. Kubikcentimeter, hvilket får forskere til at konkludere, at cirka en fjerdedel af dens vægt er vand. Dette ville give dværgplaneten mere ferskvand end Jorden indeholder. Til sammenligning har Jorden en densitet på 5,52 gram pr. Kubikcentimeter. Inden Dawn besøgte dværgplaneten, havde forskere allerede mistanke om, at det kunne skjule et flydende eller frosset hav; den besøgende satellit hjalp med at dykke ned i de hemmeligheder, der lurede under planetens overflade.

Forskere tror, ​​at vand-is fungerer som dværgplanets kappe. Den tynde, støvede skorpe menes at være sammensat af sten, mens en stenet indre kerne ligger i midten. Spektrale observationer af Ceres fra Jorden afslører, at overfladen indeholder jernrige lerarter. Tegn på carbonater er på lignende måde fundet, hvilket gør Ceres til et af de eneste legemer i solsystemet, der vides at indeholde disse mineraler, de to andre er Jorden og Mars. Dannet af en proces, der involverer varme og vand, betragtes carbonater som gode potentielle indikatorer for beboelighed. [ The Search for Life on Mars (A Photo Timeline)

'Det var noget, vi ikke havde forventet,' sagde Chris Russell, Dawn's hovedforsker og planetforsker ved University of California, Los Angeles, til demokratija.eu i 2016. 'Karbonaterne er en meget stærk indikation af processerne nu, som vi mener tog sted i det indre, der gør det mere jordisk, når det kan ændre kemien indeni. '

Salte ville sænke frysetemperaturen for vand, der er skjult inde i skorpen, så det ikke fryser så hurtigt som rent vand kan gøre.

Når store kroppe styrter ind i Ceres, kan de øse et område af skorpen ud og skære ned i den iskolde kappe nedenunder for at efterlade isen tættere på overfladen. Når sollys opvarmer det ydre lag, kan isen gå fra fast til gas gennem en proces kendt som sublimering.

I 2014 opdagede European Space Agency's Herschel Space Observatory plumes af vanddamp, der slap ud af dværgplaneten med en hastighed på 13 lbs. (6 kg) i sekundet.

'Dette er den første klare opdagelse af vand på Ceres og i asteroidebåndet generelt,' Michael Küppers fra European Space Agency, Villanueva de la Cañada, Spanien, fortalte demokratija.eu i 2014. Küppers ledede undersøgelsen af ​​dampen, der optrådte i Nature.

Men ikke alt vandet er skjult under overfladen. Dawn har afsløret voksende pletter af is og mineraler relateret til flydende vand på den lille verden.

Andrea Raponi, forsker ved det italienske nationale institut for astrofysik (INAF), fandt en voksende isflis på gulvet i Juling-krateret, skrabet ud nær midten af ​​breddegrader. Et andet hold, ledet af Filippo Giacomo Carrozzo, også fra INAF, afslørede ændringer i jorden, som de formoder er bundet til carbonater.

'Den samme proces kan være på arbejde i kraterbunden i Juling, hvilket giver et påfyldning af vand under jorden, der sublimerer og delvis kondenserer på den kolde væg,' sagde Raponi til demokratija.eu.

'De to værker viser, at der i øjeblikket er vand tilgængeligt på overfladen af ​​Ceres og giver geologiske og mineralogiske ændringer på overfladen,' sagde han.

Disse patches kan ændre sig, når planeten vipper over tusinder af år. Ceres tilt i forhold til dets bane ændres fra 2 grader til cirka 20 grader i løbet af 24.500 år, relativt kort tid astronomisk set. Dette kan forårsage dramatiske svingninger, hvor kratere kan fortsætte med at skjule vand over lange perioder. Lige nu, mens Ceres 'hældning er nær sit minimum, modtager store skår land omkring polerne ikke direkte sollys. Men for 14.000 år siden, da Ceres var ved sin maksimale hældning, skrumpede disse regioner og efterlod kun en håndfuld områder, hvor is kunne fortsætte med at skjule sig under hele skiftet.

'Ideen om, at is kunne overleve på Ceres i lange perioder, er vigtig, da vi fortsætter med at rekonstruere dværgplanetens geologiske historie, herunder om det har givet vanddamp,' siger studieforfatter og Dawn-viceforsker Carol Raymond , også af JPL, i en udmelding .

Dawn opdagede også organisk rige områder på overfladen og fastslog, at de sandsynligvis var hjemmehørende i dværgplaneten. Data fra rumfartøjet tyder på, at de organiske materialer sandsynligvis blev leveret til overfladen fra dværgplanets indre.

'Denne opdagelse af en lokalt høj koncentration af organiske stoffer er spændende, med brede konsekvenser for astrobiologisamfundet,' siger Dr. Simone Marchi, seniorforsker ved Southwest Research Institute, i en udmelding . 'Ceres har tegn på ammoniakholdige hydratiserede mineraler, vandis, carbonater, salte og nu organiske materialer. Med dette nye fund har Dawn vist, at Ceres indeholder vigtige ingredienser for livet. '

Ceres menes at indeholde et tyndt ydre lag af støv og sten over et isnende lag.

Ceres menes at indeholde et tyndt ydre lag af støv og sten over et isnende lag.(Billedkredit: NASA/ESA/STScI)

Historie og opdagelse

Astronomer i slutningen af ​​1700 -tallet forudsagde matematisk tilstedeværelsen af ​​en planet mellem Mars og Jupiter og ivrigt vendte deres teleskoper til regionen på jagt efter den manglende krop. Den 1. januar 1801 opdagede den sicilianske astronom Giuseppe Piazzi, hvad der dengang blev betragtet som en planet, og kaldte den Ceres for den romerske gudinde.

Inden for et årti blev fire nye objekter opdaget i samme region, der alle også betragtes som planeter. Næsten 50 år gik, før flere, mindre kroppe blev fundet spredt mellem Mars og Jupiter - komponenterne i asteroidebæltet - og Ceres blev degraderet til status som en asteroide.

I 2006 blev Ceres forfremmet til status som en dværgplanet; det nåede ikke fuld planetarisk status, fordi det ikke lykkedes at rydde sit nabolag for snavs, selvom det ofte også bevarer sin klassificering som en asteroide. [ Infografik: Dværgplaneter i solsystemet ]

Det største objekt i asteroidebæltet, Ceres udgør næsten en tredjedel af sin masse. Alligevel er den stadig den mindste kendte dværgplanet, kun 950 km på tværs - omtrent på størrelse med Texas. En dag på Ceres varer lidt over 9 jordtimer, mens det tager 4,6 jordår at rejse rundt om solen.

Nærheden og den lave masse af Ceres har fået nogle forskere til at foreslå, at det kunne tjene som et potentielt sted for bemandede landinger og et affyringssted for bemandede dybe rummissioner.

Jorden forårsager asteroide-skælv

Kilden til Jordens vand?

I modsætning til det meste af asteroidebæltet indeholder Ceres en betydelig mængde is. Dette kan betyde, at lignende verdener i det tidlige solsystem kunne have været ansvarlige for at bringe vand til jorden.

Under de nuværende solsystemmodeller ville Jorden primært have dannet stenet. Alt vand, den holdt på overfladen, ville være blevet fordampet, da en stor protoplanet kolliderede med den for at danne månen. I lang tid troede forskere, at kometer måske havde leveret vand til den reformerede jord, da de kolliderede med dens overflade. Imidlertid har kometundersøgelser vist, at de iskolde sten ikke indeholder den rigtige slags vand til, at deres søskende kan stå for disse leverancer. Nye undersøgelser har vendt sig til objekter kendt som hovedbælte -asteroider, sten og iskolde naboer til Ceres.

'En fjerdedel af massen af ​​Ceres er vand, og tre fjerdedele er sten,' sagde Russell til demokratija.eu i 2015.

'Hvis vi kun havde et par legemer af Ceres-type, der kolliderede med Jorden, kan vi forklare, hvor vandet kom fra.'

Yderligere ressourcer

Følg Nola Taylor Redd kl @NolaTRedd , Facebook , eller Google+ . Følg os på @Spacedotcom , Facebook eller Google+ .