История молодых холодных ловушек астероида Церера

Церера, самый большой астероид в нашей солнечной системе, таит в себе темную тайну: чрезвычайно молодые отложения льда в постоянно затененных кратерах вблизи ее полюсов. Если это звучит смутно знакомо, то это потому, что на нашей Луне и планете Меркурий также есть такие отложения полярного льда, которые изучаются десятилетиями.

«История Цереры началась в 2016 году, когда космический корабль Dawn, который в то время вращался вокруг Цереры, заглянул в эти постоянно темные кратеры и увидел в некоторых из них яркие отложения льда», — сказал Норберт Шоргофер, ведущий автор книги «История Цереры». Холодные ловушки Цереры, основанные на уточненных моделях формы», опубликованном в журнале Planetary Science Journal. Соавторами статьи являются ученые PSI Роберт Гаскелл и Джон Вейрих, а также ученый Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Эрван Мазарико.

«Открытие, сделанное еще в 2016 году, поставило загадку: многие кратеры в полярных регионах Цереры остаются затененными в течение всего года — который на Церере длится 4,6 земных года — и поэтому остаются ледяными холодами, но лишь некоторые из них содержат отложения льда», — сказал Шоргофер. . «Вскоре еще одно открытие дало ключ к пониманию того, почему: ось вращения Цереры колеблется взад и вперед каждые 24 000 лет из-за приливов Солнца и Юпитера. Когда наклон оси велик, а времена года сильные, лишь несколько кратеров остаются затененными в течение всего года. , и это кратеры, содержащие яркие ледяные отложения».

Чтобы определить, насколько большими были тени внутри кратеров тысячи лет назад, ученые создают цифровые карты высот, а затем выполняют на их основе расчеты трассировки лучей, чтобы теоретически реконструировать тени, отбрасываемые на дно кратера. Результаты надежны настолько, насколько надежны цифровые модели форм, на которых они основаны. Имейте в виду, что дно этих кратеров всегда находится в тени, поэтому измерить их глубину непросто.

У космического корабля Dawn была очень чувствительная камера, которая могла различать детали на затененном дне кратера. Стереоизображения освещенных солнцем регионов часто используются для создания цифровых карт высот освещенных солнцем регионов, но создание карты высот затененной местности — задача, за которую редко решались. В рамках нового исследования ученый PSI Роберт Гаскелл разработал новую технику восстановления высоты даже в затененных участках стереопары изображений. Эти улучшенные карты высот затем можно использовать для трассировки лучей, чтобы предсказать протяженность холодных, постоянно затененных регионов.

Эти более точные карты дали неожиданный результат: когда Церера достигла максимального наклона оси, что в последний раз произошло около 14 000 лет назад, ни один кратер на Церере не оставался постоянно затененным, и любой лед в них, должно быть, быстро сублимировался в космос.

«Это оставляет только одно правдоподобное объяснение: отложения льда, должно быть, образовались совсем недавно. Результаты показывают, что все эти отложения льда должны были накопиться в течение последних 6000 лет или меньше. Учитывая, что возраст Цереры значительно превышает 4 миллиарда лет, это это удивительно молодой возраст», — сказал Шоргофер.

«Церера — объект, богатый льдом, но почти ничего из этого льда не выходит на поверхность. Вышеупомянутые полярные кратеры и несколько небольших пятен за пределами полярных регионов — единственные обнажения льда. Однако на небольших глубинах лед встречается повсеместно — например, обнаружен ученым PSI Томом Преттиманом и его командой еще в 2017 году, поэтому даже небольшой сухой ударник может испарить часть этого льда», — сказал Шоргофер.

«Фрагмент астероида, возможно, столкнулся с Церерой около 6000 лет назад, что создало временную водную атмосферу. Как только водная атмосфера образуется, лед конденсируется в холодных полярных кратерах, образуя яркие отложения, которые мы видим до сих пор. Альтернативно В любом случае, эти события произошли очень недавно в астрономическом масштабе времени», — добавил Шоргофер.

В исследовании также рассматривалась возможность того, что в этих необычных кратерах на Церере могут находиться и другие типы льдов, помимо водяного льда. На нашей Луне части полярных кратеров настолько холодны, что даже лед из углекислого газа и некоторых других химических веществ может сохраняться в них миллиарды лет. Церера находится дальше от Солнца, поэтому можно ожидать, что ее полярные кратеры будут даже холоднее лунных.

Шоргофер рассчитал температуру внутри полярных кратеров Цереры, чего раньше никогда не делали. Ответ был неожиданным: хотя эти кратеры достаточно холодны, чтобы удерживать водяной лед, они слишком теплые, чтобы удерживать другие распространенные типы льда.

Этому способствуют два обстоятельства. Во-первых, наклон оси Цереры, составляющий в настоящее время 4 градуса, выше, чем наклон Луны на 1,5 градуса, поэтому большая часть краев кратера освещена солнцем, и больше света рассеивается на дне кратера. Во-вторых, на Церере просто нет постоянно затененных кратеров вблизи северного полюса, в отличие от Луны, где один кратер расположен почти точно на южном полюсе. По этим причинам температура на Церере не такая низкая, как на некоторых частях лунной поверхности.

В исследовании описывается новый метод, используемый для реконструкции топографии с использованием стереоизображений затененных кратеров, представлена ​​новая карта постоянно затененных регионов для всего северного полярного региона Цереры, определяется протяженность постоянно затененных регионов внутри полярных кратеров с яркими ледяными отложениями и оценивает температуру внутри этих кратеров.

«Какова бы ни была история этих ледяных отложений, она возникла в результате событий, не намного старше человеческой цивилизации», — сказал Шоргофер.

Информация от: Институтом планетарных наук.