Ceres is een oceaanwereld

Ceres, de dwergplaneet en grootste object in de asteroïdegordel tussen Mars en Jupiter, heeft actief vulkanisme en vloeibaar (pekel-)water onder het oppervlak. Dat blijkt uit observaties die NASA’s Dawn missie in zijn laatste maanden deed. De wetenschappers richtten daarbij op de Occator krater, waar Dawn al “bright spots” zag toen het ruimteschip de dwergplaneet benaderde in 2015. Na nader onderzoek ontstond het vermoeden dat die heldere plekken waren ontstaan door zoutafzettingen van water dat doorsijpelde naar het oppervlak.

In de tweede verlenging van de Dawn missie is deze satelliet een aantal keer zeer laag (35 km) over deze bright spots gevlogen en dit heeft een weelde aan nieuwe informatie opgeleverd. Dankzij zwaartekrachtmetingen (kleine afwijkingen van de baan van Dawn) heeft Dawn kunnen achterhalen dat er een reservoir van zout water zich onder het ijs bevindt dat 40 km diep is en zich honderden kilometers uitstrekt.

Een blik in de Occator krater. Heldere plekken zijn plaatsen waar zout water aan de oppervlakte kwam en waar dat zout achter bleef. (Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/USRA/LPI)

En met infrarood spectrometrie is hydrohaliet gevonden op het oppervlak van de “bright spots”. Hydrohaliet is een vorm van keukenzout die vrij vaak voorkomt in zeeijs. Het is voor het eerst dat dit buiten de Aarde gevonden is. Hydrohaliet is bovendien onstabiel op het oppervlak van Ceres, dus het feit dat het voorkomt op het oppervlak, wijst erop dat het er recent is terecht gekomen. Dat moet betekenen dat er recent cryovulkanisme (vulkanisme waarbij ijs i.p.v. magma aan het oppervlak komt) heeft plaats gevonden.

Maar hoe kan water diep vanuit Ceres aan de oppervlakte komen? Bij ijsmanen zoals Europa en Enceladus levert de getijdewerking van de planeet waar ze om draaien de energie. Maar Ceres is geen ijsmaan en er is niets dat voor getijde kan zorgen. Wetenschappers denken dat inslagen van meteorieten ervoor zorgen onder het oppervlak waterijs wordt gesmolten, waarna lang na de impact scheuren in het ijs zorgen voor een verbinding tussen vloeibaar water diep binnenin Ceres en het oppervlak.

Bronnen:

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7722

https://www.theguardian.com/science/2020/aug/10/planet-ceres-ocean-world-sea-water-beneath-surface

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17184-7

Coverfoto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Ceres’ oppervlak is rijk aan organisch materiaal, vermengd met klei.

Het oppervlak van Ceres is rijk aan organische stoffen dat vermengd is met klei (water en rotsachtig materiaal). Dat blijkt uit metingen van de Dawn missie. De organische stoffen zijn vermoedelijk afkomstig van oude koolstofhoudende meteorieten die op Ceres terecht zijn gekomen. En kennelijk nogal veel, want het oppervlak bestaat nu voor 20% uit koolstof.

Schematic_Path_for_the_Evolution_of_Ceres____Upper_Crust-28641
Hoe de onderzoekers denken dat het oppervlak van Ceres ontstaan is. Ceres had mineralen die ontstaan zijn in aanwezigheid van water. Koolstofhoudende meteorieten sloegen in. Door de interactie van die koolstoffen werden organische stoffen gevormd. In de loop van Ceres’ leven is dit verder vermengd.

Ceres is waarschijnlijk ontstaan bij de vorming van het zonnestelsel, 4,6 miljard jaar geleden. De onderzoekers vermoeden dat Ceres afkomstig is van een koude plaats, buiten de baan van Jupiter. Toen de grote planeten later naar buiten migreerden, is Ceres naar binnen gedirigeerd.

Bron:
https://www.swri.org/press-release/swri-led-team-evidence-carbon-rich-surface-ceres

Dawn missie ten einde.

In deze week is nog een zeer productieve NASA missie ten einde gekomen: Dawn. Dawn is de eerste ruimtesonde die in een baan gedraaid heeft om twee hemellichamen: Vesta en Ceres. Dawn werd in 2007 gelanceerd. In 2011 kwam het in een baan rond Vesta. Vesta is het tweede grootste hemellichaam in de asteroïdengordel. Na Vesta in kaart gebracht te hebben, verliet Dawn dit hemellichaam in 2012.

In 2015 kwam Ceres in beeld. Ceres is een vrij donker object, maar er waren twee plekken die beduidend lichter waren: de “bright spots”. Dat was een van de verrassingen die Ceres in petto had. Ceres bleek bij nader onderzoek mogelijk een oceaan onder het oppervlak te herbergen, compleet met restanten van ijsvulkanisme. De “bright spots” bleken achtergelaten zouten van zulk vulkanisme. Het vermoeden rees dat Ceres niet van de asteroïdengordel afkomstig was, maar dat het ooit uit de Kuipergordel gekomen is.

Missieplanners wisten dat de brandstof van Dawn’s standregelingsysteem aan het opraken was. Ze besloten dit jaar nog een keer voor maximaal resultaat te gaan en de satelliet in een baan te parkeren waarbij het op het laagste punt op slechts 35 km hoogte over het oppervlakte scheerde. Zo wist Dawn nog foto’s te maken van de Occator krater (de locatie van de “bright spots”) met een resolutie van enkele meters.

Dawn was een missie in NASA’s Discovery klasse: dit zijn missies die veel goedkoper zijn dan traditionele missies, zoals bijvoorbeeld Cassini. Je kon soms merken dat Dawn tegen zijn beperkingen aan liep. Zeker omdat Ceres zo’n ander object was dan iedereen dacht. De vindingrijkheid van de wetenschappers en technici van Dawn zorgde ervoor dat toch veel vragen beantwoord konden worden. De interesse in Ceres is zeker gewekt.

Bron:
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-dawn-mission-to-asteroid-belt-comes-to-end