«Морщины» указали на глобальное сжатие Цереры

Астрономы обнаружили похожие на морщины геологические образования на крупнейшем теле главного пояса астероидов — карликовой планете Церера. Найденные особенности поверхности указывают на определенный тип смещений слоев — надвиг, который характерен для крупных каменных планет. Найденные структуры расположены преимущественно в приполярных областях тела, а измеренные смещения показывают, что по механическим свойствам материал коры располагается между водяным льдом и силикатными породами, что подтверждает полученные ранее данные о составе и строении тела, пишут авторы в журнале Nature Astronomy.

Внутренние планеты Солнечной системы, то есть Меркурий, Венера, Земля и Марс, состоят из каменных пород, в первую очередь силикатов. В то же время множество более мелких тел, таких как Церера и Плутон, а также некоторые спутники планет-гигантов, в значительной степени состоят из льда, в том числе водяного. Свойства слагающих пород в значительной степени определяют характеристики тела и его долговременную эволюцию.

Одним из ключевых различий между силикатным и ледяным составом является отношение плотностей жидкой и твердой фаз. Разнообразные процессы, начиная от особенностей формирования и заканчивая приливным трением на поздних этапах, могут частично расплавлять внутренности тел. Однако вода при замерзании увеличивается в объеме, а силикаты — уменьшаются. Поэтому кора застывающего ледяного тела должна растрескиваться от действующего из недр давления, а силикатного — сминаться и покрываться надвигами, то есть горизонтальными смещениями пластов, помещающих одни слои над другими.

Карликовую планету Церера, крупнейшее тело в главном поясе астероидов, диаметр которой составляет около 940 километров, впервые детально исследовал американский зонд Dawn, запущенный в 2007 году. Сперва он исследовал крупный астероид Веста, а в 2015 году вышел на орбиту Цереры. Аппарат позволил найти доказательно продолжающейся геологической активности объекта, обнаружил ледяной вулкан, следы органических веществ, выяснил состав ярких белых пятен в кратере Оккатор, а также собрал свидетельства существования замерзшего подповерхностного океана. В результате ученые пришли к выводу, что Церера состоит из смеси силикатов и летучих веществ, а доля воды в ней составляет около четверти.

Получается, что эта карликовая планета занимает промежуточное положение между ледяными телами, к которым относятся Европа и Ганимед, и более крупными каменными, такими как Меркурий. Ученые уже обнаруживали характерные для растяжений коры геологические образования, такие как сбросы (разлом с относительным вертикальным смещением вниз одного из слоев), разломы, желоба и другие. Однако характерных для каменных тел надвигов известно не было.

Испанским астрономам под руководством Хавьера Руиса (Javier Ruiz) удалось обнаружить уступы, гребни, характерные для надвигов трещины и «расколотые» кратеры, поперек которых наблюдается вертикальное смещение пластов. Геологические образования были обнаружены в переданных Dawn данных, когда зонд находился на орбите с высотой около 385 километров. Всего ученым удалось найти следы 15 потенциальных надвигов.

Особенностью обнаруженных черт исследователи называют их расположение — большинство из них находится вблизи полюсов тела, где возраст пород на поверхности велик. Тем не менее, авторы отмечают, что это может быть связано с особенностями освещения карликовой планеты, благодаря чему подобные образования легче идентифицировать на высоких широтах.

Ученые предполагают, что Церера сжималась при дифференциации вещества в недрах по мере охлаждения. Это можно сравнить с появлением внутри Земли ядра, мантии и коры, но у Цереры недостаточно большой размер для долговременного сохранения внутреннего тепла, а изначально она, скорее всего, представляла пористую смесь льдов и силикатов. По мере расслоения внутреннего строения поры заполнялись, что и приводило к общему сжатию всего тела.

Авторы заключают, что тектоника Цереры оказалось гораздо разнообразнее, чем считалось ранее, глобальное сжатие сыграло важную роль в ее эволюции, а дальнейшее изучение тела позволит не только точнее определить пропорции льдов и силикатов в его составе и лучше понять процессы на данном теле с уникальным для Солнечной системы набором свойств.

Ранее астрономы также выяснили, что криовулканы на Церере извергались в течение последнего миллиарда лет, а белых пятен на поверхности очень много и они относятся к разным типам.

Тимур Кешелава