Czy planeta karłowata Ceres powstała w pasie planetoid?

Planeta karłowata Ceres ma średnicę prawie tysiąca kilometrów i znajduje się w pasie planetoid (obszar Układu Słonecznego, znajdujący się między orbitami Marsa i Jowisza) – naukowcy nie są pewni jak ona się tam znalazła.

Astronomowie twierdzą, że nie było do końca jasne, czy planeta karłowata uformowała się w pasie planetoid, czy też migrowała do wewnątrz z krawędzi Układu Słonecznego. Jednak naukowcy z Max Planck Institute for Solar System Research w Getyndze znaleźli bogate w amon złoża w kraterze Consus w danych z sondy kosmicznej NASA Dawn, które ujawniają wiele na temat pochodzenia Ceres.

Ta planeta karłowata jest, zdaniem badaczy, nietypowym „mieszkańcem” pasa planetoid. Mając średnicę około 960 kilometrów, jest nie tylko największym ciałem pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza, ma również niezwykle złożoną i zróżnicowaną geologię. Do tego wiele lat temu sonda kosmiczna NASA Dawn odkryła rozległe złoża amonu na powierzchni Ceres.

Niektórzy badacze zakładali, że zamrożony amon odegrał rolę w formowaniu planety karłowatej. Jednak związek ten jest stabilny tylko w zewnętrznym Układzie Słonecznym, co wskazuje na jego pochodzenie z dala od pasa planetoid. Jednak nowe odkrycia z krateru Consus przemawiają przeciwko temu.

Dane uzyskane przez sondę kosmiczną NASA Dawn, która badała Ceres w latach 2015-2018, wskazywały na burzliwą przeszłość kriowulkaniczną ciała niebieskiego, która zmieniała się i ewoluowała przez wiele miliardów lat.

Jasne osady soli zostały znalezione w kilku kraterach uderzeniowych na Ceres. Zdaniem astronomów te obecne w Consus mogą wskazywać na bogaty w amon materiał, który dotarł na powierzchnię z głębi planety karłowatej w wyniku wulkanizmu. Badacze uważają, że osady są pozostałością solanki, która przedostała się na powierzchnię z płynnej warstwy między płaszczem a skorupą.

Obrazy i dane pomiarowe z krateru Consus, które zespół przeanalizował bardziej szczegółowo niż kiedykolwiek wcześniej, pokazują, że taki materiał ma żółtawy kolor. Obecność amonu nie musi zatem wskazywać na pochodzenie z zewnętrznego Układu Słonecznego – Consus mógł powstać tam, gdzie obecnie krąży Ceres.

Krater Consus znajduje się na południowej półkuli Ceres. Przy średnicy około 64 kilometrów nie jest to jeden ze szczególnie dużych kraterów uderzeniowych planety karłowatej. Zdjęcia wykonane przez system kamer naukowych Dawn, pokazują peryferyjną ścianę krateru, która wznosi się około 4,5 kilometra nad jego dnem i wskazują, że częściowo już uległ on erozji do wewnątrz.

Otacza on też mniejszy krater o wymiarach około 15 na 11 kilometrów, który znajduje się we wschodniej części dna Consus. Żółtawy, jasny materiał jest obecny w izolowanych plamach tylko na krawędzi mniejszego krateru i na obszarze nieco na wschód od niego.

Jak sugeruje nowa analiza danych z systemu kamer i spektrometru VIR, żółtawy, jasny materiał w kraterze Consus jest bogaty w amon. Jak tłumaczą astronomowie, w śladowych ilościach związek ten, który różni się od amoniaku dodatkowym jonem wodoru, jest niemal wszechobecny na powierzchni Ceres w postaci minerałów. Badania na ten temat zostały opublikowane w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets.

W przeszłości naukowcy uważali, że minerały te mogły powstać jedynie w wyniku kontaktu z lodem amonowym w zimnie na zewnętrznej krawędzi Układu Słonecznego, gdzie zamrożony amon jest stabilny przez długi czas. W bliższej odległości od Słońca szybko wyparowuje. Ceres musiała zatem uformować się na skraju Układu Słonecznego i dopiero później „przeniosła się” do pasa planetoid.

Obecne badanie po raz pierwszy wskazuje na związek między amonem a solanką z wnętrza Ceres. Naukowcy podkreślają, że planeta karłowata niekoniecznie musi pochodzić z zewnętrznego Układu Słonecznego. Mogła się uformować również w miejscu, w którym się obecnie znajduje.

Astronomowie zakładają, że składniki amonowe były już zawarte w pierwotnych blokach Ceres. Ponieważ amon nie łączy się z typowymi minerałami w jej płaszczu, stopniowo gromadził się w grubej warstwie solanki, która rozciągała się globalnie między płaszczem a skorupą planety karłowatej.

Aktywność kriowulkaniczna spowodowała, że bogata w amon solanka wznosiła się wielokrotnie przez miliardy lat, a zawarty w niej amon stopniowo przenikał do wielkoskalowych filokrzemianów skorupy Ceres. Filokrzemiany, które charakteryzują się warstwową strukturą krystaliczną, są również szeroko rozpowszechnione na Ziemi, na przykład w glebach gliniastych.

Zdaniem badacy, wiele wskazuje na to, że stężenie amonu jest wyższe w głębszych warstwach skorupy niż w pobliżu powierzchni. Nieliczne miejsca na powierzchni Ceres, w których można znaleźć wyraźne plamy żółtawo-jasnego materiału poza Consus, znajdują się również w w innych kraterach.

Nowe badanie wskazuje, że uderzenie, które utworzyło mały wschodni krater zaledwie 280 milionów lat temu, prawdopodobnie odsłoniło materiał z głębokich, bogatych w amon warstw w kraterze Consus. Żółtawo-jasne plamy na wschód od mniejszego krateru to materiał, który został wyrzucony przez uderzenie.

„Liczący 450 milionów lat krater Consus nie jest szczególnie stary według standardów geologicznych, ale jest jedną z najstarszych zachowanych struktur na Ceres. Ze względu na głębokie wykopaliska daje nam dostęp do procesów, które zachodziły wewnątrz Ceres przez wiele miliardów lat i dlatego jest rodzajem okna na przeszłość planety karłowatej” – podsumowuje Ranjan Sarkar z Max Planck Institute for Solar System Research.

Emil Gołoś