Dawn увидел на Церере сезонное таяние льда

Астрономы обнаружили в одном из кратеров на Церере признаки сезонных изменений площадей, занятых ледовыми отложениями. Это вновь подтверждает идею о том, что на карликовой планете вода играет ключевую роль в геологических процессах. Статье опубликована в журнале Science Advances.

Гипотеза о том, что на карликовой планете Церере, расположенной в Главном поясе астероидов, существуют большие запасы воды (в виде льда, резервуаров с жидкой водой или в смеси с горными породами), существует уже несколько десятков лет и получает все новые и новые подтверждения. Предполагается, что Церера может содержать от 17% до 27% воды, не связанной с минералами, что делает ее похожей на ледяные спутники планет-гигантов.

Большой вклад в изучение роли воды в эволюции и активности планеты внесла межпланетная станция Dawn, которая с 2015 года исследует Цереру с орбиты. Благодаря ей ученые нашли на Церере «холодные ловушки», пригодные для удержания водяного льда в течение долгого времени, сами залежи водяного льда, в том числе в кратерах, ледники и оползни. Признаки воды на Церере были обнаружены и вблизи самого известного ее объекта — ярких пятен в кратере Оккатор. Над впадиной были обнаружены следы тумана, а сами пятна могли возникнуть в местах выброса на поверхность соленой жидкости через трещины в грунте. Кроме того, есть веские аргументы в пользу существования замерзшего подповерхностного океана и геологических процессов, связанных с жидкой водой.

Группа во главе с Андреа Рапони (Andrea Raponi) сообщает о результатах анализа данных, собранных за пять пролетов Dawn над 20-километровым кратером Джулинг (Juling), расположенным в южном полушарии карликовой планеты. Исследователи получили при помощи спектрометра VIR (Visible-Infrared Mapping Spectrometer), установленного на аппарате Dawn, инфракрасные спектры света, отраженного от поверхности, в которых есть различные области поглощения, позволяющие определить химический состав материала, от которого был отражен свет. Было определено, что стенки и дно кратера содержат водяной лед, проявляющего себя в полосах поглощения на длинах волн 1,25, 1,5, 2 и 3 микрометров. Площади поверхности стенок кратера, покрытые льдом, разнятся в зависимости от времени наблюдений — за примерно 180 дней наблюдается увеличение площади от 3,6 до 5,5 км² (общая поверхность стен кратера составляет ~ 40 км²). На дне кратера были обнаружены отложения, похожие на языки ледников на Земле.

Эти результаты можно объяснить несколькими процессами, отвечающими за изменения содержания водяного льда в кратере. Они включают в себя просачивание жидкого рассола сквозь глинистые слои, который затем замерзает при контакте с затененной холодной поверхностью стенок, эрозией скал и обнажением ледовых отложений и испарением льда в отложениях на дне кратера под действием солнечного света и энергетических частиц, с последующим захватом молекул водяного пара в «холодную ловушку» на затененных стенках кратера и их постепенное накопление там в виде слоя льда. Предполагая, что диаметр зерен льда составляет примерно 100 мкм, исследователи дают оценку увеличения объема водяного льда на стенках кратера на 125 м³ за шесть месяцев. Таким образом ученые считают, что наблюдали часть сезонного цикла сублимации и конденсации воды в поверхностном слое Цереры, который связан с орбитальным движением планеты, которая то приближается, то удаляется от Солнца. Похожие циклические процессы, связанные с изменениями теплового потока, наблюдались на ядре комете Чурюмова-Герасименко космическим аппаратом «Розетта».

Миссия аппарата Dawn близится к своему завершению из-за ограниченных запасов топлива, которые окончательно иссякнут в конце 2018 года. После завершения работы, во избежание загрязнения поверхности Цереры материалами земного происхождения, аппарат не будут разбивать об нее, а оставят на вечной орбите вокруг карликовой планеты.

Александр Войтюк