На Церере нашли признаки замерзшего подземного океана

Ученые, работающие с данными межпланетной станции Dawn, предположили, что у Цереры есть подповерхностный океан. Исследователи полагают, что в прошлом этот океан был жидким, а сейчас частично или полностью замерз. Статьи опубликованы в журналах Journal of Geophysical Research: Planets и Earth and Planetary Science Letters.

Карликовая планета Церера находится в главном поясе астероидов и обладает достаточной массой, чтобы быть близкой к состоянию гидростатического равновесия. Несмотря на то, что ее изучают уже несколько лет при помощи наземных телескопов и орбитального аппарата Dawn, у ученых осталось немало вопросов о ее внутреннем строении и процессе формирования. 

Средняя плотность Цереры и ее местоположение в Солнечной системе указывают на то, что она состоит из комбинации силикатов и летучих веществ, предполагается, что она может содержать от 17% до 27% воды, не связанной с минералами, что делает ее похожей на ледяные спутники планет-гигантов. Группа исследователей, основываясь на данных аппарата Dawn, решила промоделировать внутреннее строение Цереры и определить в каком виде вода находится внутри планеты и какую роль она сыграла в эволюции Цереры.

Первое исследование связано с построением гравитационной карты карликовой планеты. Когда аппарат движется по орбите, то его траектория и скорость могут изменяться из-за разных значений гравитационного потенциала. Если отследить эти изменения, заключающиеся в доплеровских сдвигах в частоте получаемых на Земле сигналов, то можно построить гравитационную карту планеты и определить местоположение гравитационных аномалий, которые, в свою очередь, могут рассказать о внутреннем строении планеты путем проверки существующих моделей. 

Данные наблюдения выявили четыре таких аномалии, связанных с крупными кратерами Оккатор, Кервэн, Йелоди и горой Ахуна, которая может являться криовулканом. В случае двух последних кратеров предполагается наличие масконоподобных областей, залегающих под ними. Лучше всего полученные данные описывает изостатическая двухслойная модель, по которой Церера состоит из коры, с плотностью около 1287 кг/м³ , которая ближе к плотности льда, а не к горным породам, и мантии с плотностью около 2434 кг/м³.

Однако в такой модели есть изъян — лед не может обеспечить одновременно хорошую твердость и малую массу коры. Ученые решили выяснить ее состав путем еще одной серии моделирований, описанных во второй работе. Необходимо было понять, как изменялись топографические особенности Цереры на протяжении долгого времени. Было определено, что кора состоит из смеси льда (<25 процентов от общего объема), филлосиликатов и карбонатов (<36 процентов от общего объема) и гидратированных солей и клатратов (>29 процентов от общего объема), которые обладают нужными свойствами. В итоге получается следующая картина внутреннего строения Цереры: сначала идет кора толщиной около 41 километр, затем мантия и ядро планеты. 

Верхний слой мантии богат силикатами, имеет толщину около 59 километров и может находиться в жидком виде — об этом говорят данные наблюдений о достаточно быстром сглаживании деталей рельефа, таких как кратеры и горы. Это, а также обилие гидратированных минералов и льда в коре может говорить в пользу наличия у Цереры в прошлом подповерхностного океана, который к настоящему времени находится в замороженном виде. Есть предположения, что могут существовать незамерзшие участки этого океана, что согласуется с несколькими моделями потери тепла и конвективных потоков внутри Цереры.

Сейчас инженеры миссии планируют перевести зонд Dawn на более низкую орбиту, на которой он будет работать до конца миссии во второй половине 2018 года. После завершения миссии, во избежание загрязнения поверхности Цереры материалами земного происхождения, зонд не будут разбивать об нее, а оставят на вечной орбите вокруг карликовой планеты.

Александр Войтюк