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