Baby's "Crying" löst ein Stellar Mystery

Wachsende Flecken aus Eis und Mineralien in Verbindung mit flüssigem Wasser zeigen, dass sich der Zwergplanet Ceres noch entwickelt.

Forscher, die die wärmere Region von Ceres untersuchen - das größte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter - haben festgestellt, dass ein Eisfleck mit der Zeit größer geworden ist. Darüber hinaus fand ein separates Team kohlenstoffreiche Mineralien auf Ceres Oberfläche, die nicht lange halten. Zusammen, die neuen Entdeckungen deuten darauf hin, dass Wasser noch eine starke Präsenz auf der winzigen Welt hat.

Mit der NASA-Raumsonde Dawn untersuchten die Forscher die Oberfläche des Zwergplaneten. Das erste Team, angeführt von Andrea Raponi vom Italienischen Nationalen Institut für Astrophysik (INAF), entdeckte eine wachsende Eisfläche am Juling Krater, die in den mittleren Breiten zu finden war. Sie vermuten, dass Wasser aus dem Kraterboden an der Wand kondensiert, wodurch ein Eisfleck größer wird. [7 Seltsame Fakten über Zwergplaneten Ceres]

Das zweite Team unter der Leitung von Filippo Giacomo Carrozzo, ebenfalls vom INAF, untersuchte die kohlenstoffreichen Mineralien auf dem Zwergplaneten und kartierte mehrere Regionen im Detail, um Veränderungen im Boden, die vermutlich an die Karbonate gebunden sind, aufzudecken. Die wasserreichen oder hydratisierten Mineralien deuten darauf hin, dass Wasser an die Oberfläche gestiegen ist und ausgekocht ist, sodass die Karbonate zurückbleiben, um seine Anwesenheit zu zeigen.

"Das gleiche Verfahren kann im Kraterboden von Juling angewendet werden, indem man Wasser unter dem Boden auffüllt, das sublimiert und teilweise an der kalten Wand kondensiert", sagte Raponi gegenüber ProfoundSpace.org per E-Mail.

"Die beiden Arbeiten zeigen, dass Wasser derzeit auf der Oberfläche von Ceres verfügbar ist und auf seiner Oberfläche geologische und mineralogische Veränderungen hervorruft", sagte er.

Fingerabdrücke von Wasser

Ceres wird sowohl als Zwergplanet als auch als Asteroid klassifiziert. Als die Raumsonde Dawn 2015 in Ceres eintraf, fand sie eine fast konturlose Welt mit einer felsigen Oberfläche. Ein einziger Berg, Ahuna Mons, erhob sich von der Oberfläche. Helle Stellen in Kratern waren die einzigen Farbvariationen in der ansonsten trüben, grauen Welt.

Als Wissenschaftler den Zwergplaneten untersuchten, fanden sie Hinweise darauf, dass Ahuna Mons nicht nur ein Berg, sondern auch ein Kryovulkan - auch bekannt als Eisvulkan - ist. Dickes Wassereis mag in der Vergangenheit an die Oberfläche aufgestiegen sein und die Ebenen mit Eislava überfluten. Die Forscher fanden Hinweise, dass andere eisige Kryovulkane Ceres in der Vergangenheit gepunkteten haben, bevor sie sich langsam in die Landschaft zurückziehen, wobei sich ihre Höhen über die Landschaft ausbreiten.

Schließlich enthüllte Dawn, dass die 130 hellen Flecken Natriumcarbonate enthielten, Salze, die sich auf der Erde bildeten, während Wasser aus einem Wasserkörper wie einem See oder in heißen Quellen verdampfte. Es ist schwer für Wasser, auf Ceres 'Oberfläche zu kleben. Der Mangel an Atmosphäre in der winzigen Welt bedeutet, dass das Sonnenlicht die Flüssigkeit sofort abbrennen lässt und den Rest der Mineralien, die dabei mitgeführt werden, an die Oberfläche zurücklässt - wie etwa Carbonate.

"Carbonate sind Mineralien, die sehr wichtig sind, weil sie uns Informationen über das Vorhandensein von Wasser auf Ceres in der Vergangenheit und in der Gegenwart geben können", sagte Carrozzo gegenüber ProfoundSpace.org per E-Mail.

Außerdem "gehören sie zu den interessantesten Mineralien, die Forscher auf der Planetenoberfläche beobachten können", sagte er. "Sie sind wichtige Mineralien für das Verständnis der Ceres-Umwelt, da sie Indikatoren für neutrales bis alkalisches Wasser sind."

Das Team von Carrozzo kartierte die gesamte Oberfläche von Ceres mit dem Visible- und Infrarot-Spektrometer von Dawn auf der Suche nach Karbonaten. Ihre Ergebnisse zeigten, dass einige Regionen unterschiedliche Formen der Natriumkarbonate benötigten, als Dawn zuvor identifiziert hatte. Die neuen Spuren von Natriumcarbonaten tragen eher Wasser in ihrer Struktur als zuvor, da ihre Signale den Mineralien wie Trona und Thermonitrit nahe kommen.

"Trona ist ein Natriumcarbonat mit zwei Wassermolekülen in seiner Struktur", sagte Carrozzo. "Wenn wir es auf einer Planetenoberfläche beobachten, sind wir sicher, dass Wasser bei seiner Entstehung eine Rolle gespielt hat."

Dawns Ergebnisse zeigten, dass die meisten Orte, die reich an Natriumkarbonat sind, in den jüngeren Geländen entlang von Kuppeln und Hügeln sowie in dem Material gefunden werden, das durch den Aufprall, der Krater bildete, abgeworfen wurde. Während es möglich ist, dass sich die Carbonate in der Hitze des Aufpralls bilden, bevorzugen die Forscher die Idee, dass unter der Oberfläche liegende Saline durch die Kruste sickern. Ein solcher Kryovulkanismus erfordert, dass die innere Temperatur von Ceres warm genug bleibt, damit das Wasser nicht vollständig einfriert, sondern stattdessen als cryomagma, das reich an Natriumcarbonaten ist, sagte Carrozzo.

Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass der Zwergplanet sich im Sonnensystem weiter draußen als im Asteroidengürtel gebildet hat, und frühere Entdeckungen von ammoniumreichen Tonen auf dem Zwergplaneten unterstützen diese Idee, sagte Carrozzo .

"Natriumcarbonat ist eine der Verbindungen in den Federn von Enceladus, einem Mond des Saturns", fügte er hinzu. "Dieser Befund bestärkt die Idee, dass sich Ceres im äußeren Sonnensystem gebildet hat."

Sickerwasser

Während Carrozzos Forschung sich auf die Kartierung der gesamten Oberfläche von Ceres konzentrierte, zielte Raponis Studie auf einen bestimmten Krater ab. (Da sie Mitglieder des Dawn-Teams sind, waren viele der Forscher, einschließlich Carrozzo und Raponi, Autoren in beiden Beiträgen.)

Obwohl Wassereis in schattigen Kratern gefunden wurde, liegen die meisten dieser Krater in der Nähe von Ceres 'Nordpol. Juling Krater befindet sich jedoch in den mittleren Breiten des Zwergplaneten, wo die Sonne höher liegt und die Schatten schwerer zu erhalten sind. Die Nordwand des 1,6 Meilen (2,5 Kilometer) großen Kraters ist fast immer in Schatten gehüllt. Es wird nur durch das vom Kraterboden reflektierte Licht beleuchtet, sagte Raponi.

Juling Crater hat ein Stück Eis an seiner Nordwand.Mit dem Visible and Infrared Mapping Spectrometer von Dawn konnten Raponi und Kollegen beobachten, wie das Eis in sechs Monaten von 3,6 Quadratkilometern auf 5,5 Quadratkilometer (1,4 Quadratmeilen auf 2,1 Quadratmeilen) wuchs.

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie der sichtbare Eisbrocken wachsen kann, sagten die Forscher. Die erste Möglichkeit ist, dass das Eis bereits unter dem flachen Äußeren existieren könnte - frühere Studien haben gezeigt, dass Wassereis einen Großteil des Untergrunds des Zwergplaneten bedeckt - und dann könnten Erdrutsche entlang der Seite des Kraters das Material langsam aufdecken, sagte Raponi. In diesem Fall würde das Eis selbst nicht größer werden; eher würde es langsam aufgedeckt werden.

Die bevorzugte Lösung des Teams ist jedoch Wasserdampf. Geologische Formationen, die den Erdgletschern ähneln, durchqueren den Boden des Kraters, mit einem großen an der Basis der nördlichen Wand. Die Felswände können die Quelle des Eises sein, da die Kraterwand Wassermoleküle von unterhalb des Kraterbodens fängt.

"Wir schlugen vor, dass flüssiges Wasser unter der Oberfläche perkoliert und dann an der Oberfläche der kalten Wand gefriert", sagte Raponi.

Der Prozess würde eine Wärmequelle erfordern, die derzeit unbekannt ist, aber er sagte, dass andere Anzeichen von wasserreichen Mineralien, wie jene, die von Carrozzo und seinen Kollegen charakterisiert wurden, ähnliche Prozesse auf Ceres vermuten lassen.

"Die zunehmende Sonneneinstrahlung, aufgrund der wechselnden Jahreszeit und abnehmenden Entfernung von Ceres von der Sonne, könnte die treibende Kraft der Sublimation von Wasser aus dem Untergrund des Bodens sein, der sich dann zum Teil auf der Oberfläche der abgeschatteten Wand niederschlägt ", Sagte Raponi.

Er wies darauf hin, dass die Forschung von Carrozzo eine Quelle von Wasser-reichem Material vorgeschlagen hat, das von der Oberfläche als die Quelle von hydrierten Karbonaten aufsteigt. Ein ähnlicher Prozess könnte den Steingletscher auf dem Kraterboden auffüllen und eine Wasserquelle bereitstellen, die beim Wachstum der eisigen Region hilft.

Die neue Forschung zeigt, dass Ceres kein träger Felsball ist, sondern eine sich ständig entwickelnde eisige Welt.

"Im Allgemeinen zeigen die beiden Arbeiten, dass Wasser derzeit auf der Oberfläche von Ceres verfügbar ist und auf seiner Oberfläche geologische und mineralogische Veränderungen hervorruft", sagte er.

Beide Artikel wurden gestern (14. März) in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht und sind hier und hier zu sehen.