Mit hochauflösenden Daten, die der Gammastrahlen- und Neutronendetektor (GraND) an Bord der NASA-Raumsonde Dawn gesammelt hat, haben Planetenforscher erhöhte Wasserstoffkonzentrationen im und um den Krater Occator entdeckt, der die bekanntesten hellen Flecken von Ceres enthält.
"Der Zwergplanet Ceres, der größte Körper im Hauptasteroidengürtel, ist reich an Wasser", sagen Astronomen.
Die innere Struktur von Ceres besteht aus einem felsigen Mantel und einer 40 Kilometer langen Kruste, die von den gefrorenen Überresten eines alten globalen Ozeans dominiert wird.
Rheologische Einschränkungen weisen darauf hin, dass die Kruste reich an flüchtigen Bestandteilen ist und Wassereis, Schichtsilikate, Salze und möglicherweise Clathrathydrate enthält.
Der äußerste Gürtel von Ceres enthält Wassereis, das als Reaktion auf die Oberflächenerwärmung durch Sonnenlicht allmählich sublimiert.
„Da die Rotationsachse von Ceres fast senkrecht zu den Sonnenstrahlen steht, hat sich das Eis am Äquator tiefer zurückgezogen als an den Polen“, sagen die Wissenschaftler. „Wir vermuteten, dass die Einschläge Wassereis von der äußeren Kruste an die Oberfläche tragen und den Regolith mit Eis auffüllen könnten“, fügten sie hinzu.
So wird nach den GRaND-Daten die Verteilung des oberflächennahen Wassereises in den oberen mehreren Dezimetern des Regoliths sowohl durch starke Einschläge als auch durch langfristige Sublimation durch Sonneneinstrahlung bestimmt.
Astronomen haben diese Hypothese mit hochauflösenden GRaND-Daten aus der Endphase der Dawn-Mission getestet.
Das Neutronenspektrometer GRaND entdeckte erhöhte Wasserstoffkonzentrationen tief unter der Oberfläche von Occator, einem jungen Krater mit 90 km Durchmesser bei 19,82 ° N, wo kein oberflächennahes Eis erwartet wird.
„Der überschüssige Wasserstoff liegt in Form von Wassereis vor“, sagten die Forscher. "Die Ergebnisse bestätigen, dass die äußere Kruste von Ceres eisreich ist und dass Wassereis Aufprallentladungen auf luftleere Eiskörper überleben kann."
Diese Daten deuten auf eine teilweise Kontrolle der Verteilung des oberflächennahen Eises bei starken Einschlägen hin und bieten Einschränkungen hinsichtlich des Alters der Oberfläche und der thermophysikalischen Eigenschaften des Regoliths.
Astronomen gehen davon aus, dass das Eis nach der Bildung von Occator etwa 20 Millionen Jahre lang bestand.
„Die Ähnlichkeit zwischen der globalen Verteilung von Wasserstoff und der Struktur großer Krater deutet darauf hin, dass Impaktprozesse an anderer Stelle auf Ceres Eis an die Oberfläche gebracht haben. Dieser Vorgang geht mit dem Verlust von Eis durch Sublimation einher, die durch die Erwärmung der Oberfläche durch Sonnenlicht verursacht wird.“
Der Einschlag, der den Krater Occator bildete, sollte das Krustenmaterial der Erde bis zu einer Tiefe von 10 km ausheben. Somit bestätigt der beobachtete Anstieg der Wasserstoffkonzentration im Krater die Annahme, dass die Kruste eisreich ist.
„Die Ergebnisse unterstützen den aufkommenden Konsens, dass Ceres ein differenzierter Körper ist, in dem sich Eis vom Gestein getrennt hat, um eine eisige Außenhülle und einen subkrustalen Ozean zu bilden“, erklärten die Forscher.
"Kleinere, wasserreiche Körper, einschließlich der Mutterkörper von kohlenstoffhaltigen chondritischen Meteoriten, haben möglicherweise keine Differenzierung erfahren."
„Die Ergebnisse können also Auswirkungen auf die Entwicklung von kleinen und großen Eiskörpern haben. Im weiteren Sinne kann Ceres wie die Ozeanwelt bewohnbar sein und ist daher ein attraktives Ziel für zukünftige Missionen “, schließen die Astronomen.
Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.
2021-08-22 12:43:30
Autor: Vitalii Babkin