Asteroiden Ceres var en gång en havsvärld som blev en isvärld

 

Bild wikipedia. Bild av Ceres tagen av Dawn, 2015.

Rymdsonden Dawn gick in i omloppsbana runt Ceres den 6 mars 2015 och tog då mer högupplösta bilder än vad som tidigare varit möjligt av Ceres. En ljuspunkt som setts på tidigare Hubble-bilder på asteroiden framträdde nu på fotona den 19 februari som två distinkta fläckar med hög reflektionsförmåga i en krater. Bedömare vid NASA beskriver att observationen är förenlig med högreflekterande material som innehåller is eller salter.

Forskare vid Purdue University och NASA:s Jet Propulsion Lab (JPL) anser nu att Ceres är ett mycket isigt objekt som en gång varit en lerig havsvärld. Upptäckten att Ceres har en smutsig isskorpa leddes av Ian Pamerleau, doktorand, och Mike Sori, biträdande professor vid Purdues  Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences.

"Vi tror att det finns mycket av is av vatten nära Ceres yta och att Ceres gradvis blir mindre isig djupare ner i dess yta", beskriver Sori. "Folk brukade tro att Ceres var mycket isig men då skulle kratrarna deformerats  med tiden likt glaciärer på jorden. Vi har visat genom våra simuleringar att is kan vara mycket starkare under förhållanden som på Ceres än vad man tidigare förutspått om man bara blandar in lite fast berg.

Forskarlagets upptäckt står i motsättning till den tidigare uppfattningen att Ceres var relativt torr miljö. Det vanliga antagandet var att Ceres bestod av mindre än 30 procent is men Sois team tror nu att ytan snarare består av 90 procent is.

"Vår tolkning är  att Ceres en gång var en 'havsvärld' likt Europa (en av Jupiters månar), med ett smutsigt, lerigt hav", beskriver Sori. "När det leriga havet med tiden frös skapades en isig skorpa med något innehåll av stenigt material som fastnade i isen."

Pamerleau beskriver att de använde datorsimuleringar i arbetet.

"Även fasta ämnen kommer att flöda över långa tidsskalor i is. Kratrarna är skålformade vilket ger hög spänning i stenen som sedan slappnas av till ett lägre spänningstillstånd, vilket resulterar i en grund skål med fast tillstånd, beskriver han.

"Så slutsatsen efter NASA:s Dawn-uppdrag blev att på grund av bristen på, grunda kratrar kan ytan inte vara så isig. Våra datorsimuleringar tar hänsyn till ett nytt sätt som is kan flöda med bara lite av föroreningar i isen vilket  gör det möjligt för en mycket isrik skorpa som knappt rör sig under miljarder år. Vi testade olika strukturer i jordskorpan i dessa simuleringar och fann att en graderad skorpa med hög ishalt nära ytan som som minskar ju längre ner i ytan man kommer är det bästa sättet att begränsa avstannande av isförflyttning i Ceres kratrar.

Sori är en planetforskare vars fokus är planetarisk geofysik. Hans team tar upp frågor om planeternas inre, sambanden mellan planeternas inre och ytor och hur dessa frågor kan lösas med rymdfarkosters utforskande. Hans arbete spänner över många fasta kroppar i solsystemet, från månen och Mars till isiga objekt i det yttre solsystemet.

Ceres är det största objektet i asteroidbältet och en dvärgplanet.

Forskarna har publicerat sina resultat i Nature Astronomy. Duon tillsammans med Jennifer Scully, forskare vid JPL. 

Gåtan med Ceres ljuspunkter fascinerade en hel värld och många förklaringar på dessa gavs under 2015. Ex utomjordiska rymdstationer under ytan där energi från el lyste upp. I dag vet vi att det inte var utomjordingar som hade en station där. 

Dvärgplaneten Ceres historia.

 

Bild wikipedia. Det gulaktiga ljusa materialet, markerat som "yBM" på bilden finns uteslutande på kanten av Consuskratern och där i dess omedelbara östra närhet och antas vara ammoniumavlagringar. © PARLAMENTSLEDAMÖTER.

Dvärgplaneten Ceres är ca 1000 km i diameter och är det största kända objektet i Asteroidbältets ca 60000 objekt som finns mellan Mars och Jupiter och mest består av asteroider av skiftande storlek. 

Ceres verkar ha haft kryovulkanism (isvulkanism) fram till relativt nyligen. Kanske det fortfarande sker. NASA:s rymdsond Dawn upptäckte utbredda ammoniumavlagringar på Ceres yta då denna kretsade över Ceres under 2015. 

Vissa forskare antar att fruset ammonium spelade en roll i bildandet av dvärgplaneten. De tror att avlagringarna är rester av en saltlösning som har sipprat upp till ytan från ett flytande lager av detta mellan manteln och skorpan under många miljarder år. Bilder och mätdata från Consuskratern ( Consuskratern är 450 miljoner år)  belägen på Ceres södra halvklot och som teamet nu har analyserat mer detaljerat än någonsin tidigare visar på material som är gulaktigt till färgen.

Som den nya analysen av data från kamerasystemet och VIR-spektrometern från Dawn antyder är det gulaktiga ljusa materialet i Consuskratern rikt på ammonium. Ammonium skiljer sig från ammoniak med en extra vätejon och är nästan allestädes närvarande på Ceres yta i form av ammoniumrikt mineral.

Tidigare trodde forskare att dessa mineraler bara kunde ha bildats genom kontakt med is av ammonium i kylan i solsystemets ytterkant där fruset ammonium är stabilt under långa tidsperioder. Det avdunstar om det kommer närmre solen.

 Den aktuella studien visar nu för första gången ett samband mellan ammonium och saltlake (koncentrerat salt upplöst i vatten) från Ceres inre. Forskarlaget menar att dvärgplanetens ursprung därför inte nödvändigtvis behöver vara från det yttre av solsystemet. Ceres kan vara hemmahörande i asteroidbältet från början. Forskarna antar att ammoniumets beståndsdelar redan fanns i Ceres ursprungliga byggstenar.

Eftersom ammonium inte kombineras med de typiska mineralerna i Ceres mantel ackumulerades det gradvis i ett tjockt lager av saltlösning som sträckte sig globalt mellan dvärgplanetens mantel och skorpa. Kryovulkanisk aktivitet gjorde att den ammoniumrika saltlaken steg upp till ytan genom kryovulkanism upprepade gånger under miljarder år och ammoniumet som den innehöll sipprade gradvis in i de storskaliga fyllosilikaterna (skiktsilikaterna) i Ceres skorpa. Mycket tyder på att koncentrationen av ammonium är större i djupare lager av jordskorpan än närmre ytan. De få platser på Ceres yta där iögonfallande fläckar av det gulaktiga och ljusa materialet kan hittas utanför Consuskratern också är belägna inom djupa kratrar. En forskargrupp ledd från MaxPlanck-institutet för solsystemforskning i Göttingen var det som arbetade fram studien (som jag nu hänvisar innehållet i inlägget från) bland annat ingick forskaren Dr. Ranjan Sarkar i studien. 

Det finns ett flertal dvärgplaneter och mängder av asteroider att undersöka i asteroidbältet. Här finns mycket att upptäcka och lära för många generationer av forskare framåt.

Det kan finnas spår av tidigt liv på dvärgplaneten Ceres.

 

Ceres är en dvärgplanet i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter och var den första asteroid som upptäcktes vilket skedde den 1 januari 1801 av Giuseppe Piazzi. Sedan den 24 augusti 2006 är den klassad som en dvärgplanet; den enda i det inre av solsystemet. Dess diameter är omkring 950 kilometer. Ceres besöktes av rymdsonden Dawn som sattes i omloppsbana runt Ceres den 6 mars 2015 och som sedan stannade där under ca 3 år.

 Den tredje i storleksordning största kratern på Ceres Urvara-kratern har varit geologiskt aktiv minst en gång och det miljoner år efter dess uppkomst. I en ny studie publicerad i tidskriften Nature Communications presenterar forskare vid Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Gottingen, University of Munster (WWU) och National Institute of Science Education and Research (NISER) i Bhubaneswar, Indien den hittills största detaljerade studien av Urvara-kratern.

 

De utvärderade  kamerabilder från den sista fasen av NASA: s Dawn-uppdrag. Bilderna avslöjar geologiska strukturer ned till några meter i diameter. Det finns många stora kratrar på Ceres. Den största är  Occator belägen på det norra halvklotet. De ljusa fläckarna i dess inre som som upptäcktes under Dawns inflygningsfas visade sig vara saltlösningsrester från  saltavlagringar under ytan vilket stigit  upp till ytan genom kryovulkaniska processer (innebärande att det sker vulkanisk aktivitet i form av flytande ismagma eller ånga vilken tränger upp i och till en isrik planets, månens eller asteroids yta (min anm.)). under de senaste geologiska tiderna.

I  kratern kallad Ernutet, finns det bevis för exponerade organiska föreningar och en komplex kemi. I sin senaste publikation uppmärksammar forskarna från MPS nu på Urvara-kratern. Denna är belägen på södra halvklotet och är den tredje största krater på Ceres med en diameter av 170 kilometer. Den bildades för cirka 250 miljoner år sedan ochefter den händelsen trängde längre ner benäget material upp till ytan från ett djup av upp till 50 kilometer.

– Vår analys visar att skilda skikt av kratern har olika ålder, säger Nico Schmedemann vid WWU:s Institut of Planetology. – Åldersskillnaden är upp till 100 miljoner år. Det tyder på att processer pågick under lång tid efter att kratern  bildades, tillägger han.

 Oavsett det exakta skeendet förstärker de nuvarande resultaten bilden av dvärgplaneten utifrån data från Dawn-uppdraget att Ceres under de senaste geologiska tidsåldrarna varit geologiskt aktiv och de salthaltiga lagren visar på detta . Denna geologiska aktivitet kan vara relaterade till ett tidigare existerat underjordiskt hav. Ett hav som kan ha innehållet organiska föreningar. Trots Ceres stora avstånd från solen och  tack vare de upplösta salterna kan dessa saltavlagringar fortfarande existera idag i stora vätskereservoarer ner till ett djup av cirka 40 kilometer under Ceres yta.

Ceres var högintressant då 2015 man spekulerade i de lysande fläckarna och fantasin skenande hos många. I dag vet vi att det är saltavlagringar som skiner i solsken (min anm.).

Bild vikipedia på dvärgplaneten Ceres taget av farkosten Dawn 2015.

Asteroider större än 100 km undgår kollisioner, varför?

 

Många asteroider kan grupperas i familjer utefter deras kemiska sammansättning. Man tror att de mindre asteroiderna bildades när en större asteroid kolliderade med en annan stor asteroid. Utefter detta kan man göra ett släktträd av asteroider skapat av troliga kollisioner i det tidiga solsystemet. Detta var vad som tills nu varit antagandet.

Men när forskare vid Cornwell university  kartlade släktträdet 2017 hittade de 17 asteroider som inte hörde hemma någonstans i släktträdet. Asteroider som aldrig hade upplevt en stor kollision (min anm. Kan kanske även ses som slumpen).

Dessa asteroider är intressanta eftersom det betyder att de fortfarande är i det ursprungliga tillstånd de var efter sitt bildande. Något som utmärker dem är att de är av likartad storlek. Alla har en diameter av ca 100 km.

 Ursprungliga asteroider är mycket mer benägna att vara av denna storlek snarare än mindre eller större (kanske Ceres kan ses som en av dessa då den har en diameter av 939 km) . Om asteroider växte gradvis i det tidiga solsystemet, skulle man förvänta sig att hitta en mängd olika storlekar.

Svaret på varför det inte är så verkar vara turbulens. Turbulens är den kaotiska luftrörelsen som kan göra en flygresa otrevlig. Men turbulens är också rökvirveln från ett ljus eller vattnets krusningar när det strömmar över stenar. I det tidiga solsystemet skulle dessa turbulenta virvlar troligast fånga damm, småsten och gas i en liten region vilket gav materialet tid att kollapsa genom gravitation. Teamets forskning visar att turbulent formation snarare än enkla kollisioner, kan förklara den konsekventa storleken på ursprungliga asteroider. Således bildades  asteroider snabbt och satte scenen för bildandet av större planetkroppar.

 

Om denna modell är korrekt kan det hjälpa till att förklara varför vissa asteroider är mer som klumpar av grus än en fast kropp. Det kan också förklara varför tidiga kollisioner mellan asteroider var så vanliga. Klumpar av grus är exempelvis den nyligen besökta asteroiden Bunnu. För mer om Bunnu se svt.play vetenskapens värd från den 12 april. 

 

Bilder  från vikipedia. Bild 1 överst  Ceres som är 939 km i diameter  (nere till vänster), Månen och Jorden, visad i skala. Bild 2 nedan som visar Bunnu dock som mest ca 500 meter i diameter.

Dvärgplaneten Ceres en annorlunda oceanvärld.

Rymdsonden Dawn gick in i omloppsbana runt Ceres (en dvärgplanet i asteroidbältet mellan Jupiter och Mars)  den 6 mars 2015 och tog då många högupplösta bilder på planeten. På bilder från Hubbletelekopet hade tidigare setts lysande punkter på asteroiden och på ett av fotona taget av Dawn den 19 februari sågs två distinkta fläckar med hög reflektionsförmåga inuti en krater. Detta ledde till spekulationer om en möjlig isvulkan. Men vid bedömning av NASA den 3 mars 2015 meddelades att observationen är förenlig med högreflekterande material som innehåller is eller salter, och att en isvulkan var en osannolik förklaring.

Dvärgplaneten Ceres  antogs länge vara en karg rymdsten. Men har nu visat sig vara en oceanvärld med reservoar av havsvatten under sin yta. Ceres är det största objektet i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter.

NASA Dawns bilder tagna ca 35 kilometer från asteroiden har en grupp forskare från USA och Europa mu åter analyserat. De fokuserade på den 20 miljoner år gamla Occatorkratern och kom fram till att det finns en "omfattande reservoar" av saltvatten under  ytan. Vi kan nu säga att Ceres är ett slags oceanvärld, liksom några av Saturnus och Jupiters månar, säger Maria Cristina De Sanctis, från Roms Istituto Nazionale di Astrofisica till AFP.

Teamet bakom analysen säger att saltfyndigheter även såg ut att ha byggts upp under de senaste två miljoner åren. Detta tyder på att saltavlagringar fortfarande kan stiga upp från planetens inre enligt, De Sanctis.

"Det material som finns på Ceres är oerhört viktigt när det gäller astrobiologi," sade hon och tillägger.

"Vi vet att dessa mineraler är nödvändiga för uppkomsten av liv.". Det betyder inte att det finns vatten på ytan av Ceres. Men det verkar finnas flytande vatten under ytan.

Månar som Europa och Enceladus, som kretsar kring Jupiter respektive Saturnus, är också misstänkta havsvärldar där tidvattenenergi som genereras av deras banor runt gasjättarna ger isfritt vatten under ytan”, säger Dr O'Neill.

"Under ytan finns där  hav där liv potentiellt skulle kunna existera." Ceres däremot är i en helt annan situation, ute i asteroidbältet och miljontals km från  planeter eller solen, säger Dr O'Neill. Den energi de kan få är något av energi från radioaktivitet i sitt inre, men inte tillräckligt för att hålla ytan varm under långa tidsperioder.

Hur det blev en oceanvärld är en gåta, säger Dr O'Neill, men det ser ut som det inre av Ceres innehåller vätska: starkt salt vätska (kan vara salthalten som gör att den inte fryser min anm.).

En av anledningarna till att all vätska under Ceres yta inte har frusit kan vara kemin i dess skorpa, som innehåller föreningar som kallas klatrat. 

Klatrat är gasmolekyler fångade inuti vatten "burar" och klatrat är en bra isolering.

" Det intressanta med klatrat är att det avger värme riktigt dåligt; de är som att ha en värmesköld runt en planet," Dr O'Neill säger.

På så sätt kan de bromsa värmeförlusten från Ceres. Av vad vi förstår om Ceres historia, tror Dr Raymond att det skulle ha kunnat varit något skede i dess utveckling då Ceres kunnat vara livsvänligt.

Det var varmare då i havet  och det fanns gott om energi  på grund av alla kemiska förändringar som då hände på planeten.

Men det är osannolikt att detta skede  kvarstod över tillräckligt lång tid för att möjliggöra uppkomsten av liv, säger hon.

Så om livet någonsin existerade på Ceres skulle det ha behövts ett interplanetärt livsinnehåll som en typ av extremofila bakterier som kommit dit för att möjliggöra detta.

Men då något haft en tillräckligt stor inverkan på Ceres att mobilisera vatten och salter på planeten kan detta ske igen.

Mycket spännande asteroid är denna (min anm.) och ännu förstår vi inte allt om den.

Bild av Ceres tagen av Dawn den 19 februari 2015 från vikipedia