Прибытие к месту назначения: на этой иллюстрации показано, как космический зонд Dawn достигает карликовой планеты Церера. Кредит: NASA/JPL-Caltech
Карликовая планета Церера имеет диаметр почти 1000 километров и расположена в поясе астероидов. В телесериале «Пространство» Церера обрела новую известность как главная база так называемых «поясников»: в этом сериале, основанном на реальной физике, люди колонизируют пояс астероидов для добычи полезных ископаемых.
Церера не менее заметна и в реальном мире. Однако долгое время было не совсем ясно, образовалась ли эта карликовая планета в поясе астероидов или же она мигрировала внутрь с края Солнечной системы. Исследовательская группа под руководством Института Макса Планка по исследованию солнечной системы в Геттингене обнаружила богатые аммонием отложения в кратере Консус в данных, полученных с космического зонда NASA Dawn, которые многое рассказывают о происхождении Цереры.
Карликовая планета Церера — необычный «житель» пояса астероидов. Имея диаметр около 960 километров, она не только является крупнейшим телом между орбитами Марса и Юпитера; в отличие от своих довольно простых «собратьев», она также характеризуется чрезвычайно сложной и разнообразной геологией. Много лет назад космический зонд НАСА Dawn обнаружил обширные залежи аммония на поверхности Цереры.
Некоторые исследователи предполагают, что замороженный аммоний сыграл роль в формировании карликовой планеты. Однако аммоний стабилен только во внешней части Солнечной системы, что указывает на его происхождение вдали от пояса астероидов. Однако новые находки из кратера Консус говорят против этого.
Замораживающий вулканизм
До недавнего времени Церера, по-видимому, была ареной уникального криовулканизма — и, вероятно, все еще является таковой. Основные данные были получены космическим зондом НАСА Dawn, когда он изучал Цереру вблизи с 2015 по 2018 год. Данные указывают на насыщенное событиями прошлое, в котором Церера менялась и развивалась на протяжении многих миллиардов лет.
Светлые, беловатые отложения соли можно найти в нескольких ударных кратерах. Отложения в кратере Консус могут указывать на богатый аммонием материал, который достиг поверхности из глубин карликовой планеты из-за вулканизма Цереры. Точнее, исследователи полагают, что отложения являются остатками рассола, который просочился на поверхность из жидкого слоя между мантией и корой в течение многих миллиардов лет.
Изображения и данные измерений из кратера Консус, которые команда теперь проанализировала более подробно, чем когда-либо прежде, теперь показывают такой материал желтоватого цвета. Таким образом, присутствие аммония не обязательно указывает на происхождение во внешней солнечной системе — Церера могла образоваться там, где она вращается сегодня.
Кратер Консус расположен в южном полушарии карликовой планеты Церера. Наиболее поразительная структура в его недрах — это кратер поменьше («днократера») в его восточной половине. В центре кратера Консус возвышается плоская центральная гора. Автор: Общество Макса Планка
Кратер внутри кратера
Кратер Конус расположен в южном полушарии Цереры. С диаметром около 64 километров он не относится к особенно крупным ударным кратерам карликовой планеты. Снимки, сделанные научной системой камер Dawn, которая была разработана и построена под руководством MPS, показывают кольцевую стену кратера, которая возвышается примерно на 4,5 километра над дном кратера и частично размыта внутрь.
Он охватывает меньший кратер, занимающий площадь около 15 километров на одиннадцать километров, который доминирует над восточной половиной дна кратера Консуса. Желтоватый, яркий материал находится в виде отдельных пятнышек исключительно на краю меньшего кратера и в области немного восточнее его.
Как показывает новый анализ данных с системы камер и спектрометра VIR, желтовато-яркий материал в кратере Консус богат аммонием. В следовых количествах это соединение, отличающееся от аммиака дополнительным ионом водорода, практически вездесуще на поверхности Цереры в виде богатых аммонием минералов. Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
В прошлом ученые считали, что эти минералы могли образоваться только при контакте с аммиачным льдом в холоде на внешнем краю Солнечной системы, где замороженный аммоний стабилен в течение длительных периодов времени. При более близком расположении к Солнцу он быстро испаряется. Поэтому Церера должна была образоваться на краю Солнечной системы и лишь позже «переместиться» в пояс астероидов, заключили они.
Текущее исследование впервые показывает связь между аммонием и соленым рассолом из недр Цереры. Команда утверждает, что, таким образом, происхождение карликовой планеты не обязательно должно быть во внешней части Солнечной системы. Церера также может быть действительно родом из пояса астероидов.
Желтовато-яркий материал, обозначенный здесь как «yBM», находится исключительно на краю меньшего кратера и в его непосредственной восточной окрестности. Автор: Общество Макса Планка
Аммоний из глубин
Исследователи предполагают, что компоненты аммония уже содержались в исходных строительных блоках Цереры. Поскольку аммоний не соединяется с типичными минералами в мантии Цереры, он постепенно накапливался в толстом слое рассола, который простирался глобально между мантией и корой карликовой планеты.
Криовулканическая активность привела к тому, что богатый аммонием рассол неоднократно поднимался в течение миллиардов лет, и содержащийся в нем аммоний постепенно просочился в крупномасштабные филлосиликаты коры Цереры. Филлосиликаты, характеризующиеся слоистой кристаллической структурой, также широко распространены на Земле, например, в глинистых почвах.
«Минералы в коре Цереры, возможно, впитывали аммоний на протяжении многих миллиардов лет, словно губка», — объясняет ученый MPS доктор Андреас Натуэс, первый автор текущего исследования и бывший ведущий исследователь группы камер Dawn.
Есть много оснований предполагать, что концентрация аммония выше в более глубоких слоях коры, чем вблизи поверхности. Несколько мест на поверхности Цереры, где можно найти заметные пятна желтовато-яркого материала за пределами кратера Консус, также расположены внутри глубоких кратеров.
Как показывает подробно текущее исследование, удар, который создал небольшой восточный кратер всего 280 миллионов лет назад, вероятно, обнажил материал из глубоких, особенно богатых аммонием слоев в кратере Консус. Желтовато-яркие пятнышки к востоку от меньшего кратера — это материал, который был выброшен в результате удара.
«По геологическим меркам кратер Консус не так уж и стар, ему 450 миллионов лет, но это одно из древнейших сохранившихся образований на Церере. Благодаря глубокой выемке он дает нам доступ к процессам, которые происходили внутри Цереры на протяжении многих миллиардов лет, и, таким образом, является своего рода окном в прошлое карликовой планеты», — говорит исследователь MPS доктор Ранджан Саркар, соавтор исследования.
Информация от: Обществом Макса Планка
