Dawn Probes - krüovolkanismi roll Ceresel

Värske uuringu käigus uuritakse krüovolkanismi ajalugu ja ulatust minevikus ja tõenäoliselt praegust hiiglasel asteroidil Ceres.

Ahuna Mons on Cerese peal kõrguv küngas, mis on tõenäoliselt loodud, kui altpoolt purskas ülekülm vee ja muude ühendite segu. Selles simuleeritud perspektiivvaates, mis on kokku pandud NASA Dawn kosmoselaeva täiustatud värvipiltide abil, on tõusud liialdatud kahe või enama teguriga.
NASA / JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA / PSI

NASA koidiku missioon on avanud vapustava uue maailma - 1 Ceres, mis on meie päikesesüsteemi suurim asteroid. Nüüd hiljuti ajakirjas Nature Astronomy avaldatud uurimus on paljastanud põnevat krüovolkaanilise aktiivsuse põnevat ajalugu sellel kääbusplaneedil, mis viib pinnale, mida täna näeme.

Krüovolkanism hõlmab vee suspensiooni, mis on segatud mingisuguse antifriisiga, nt vedela ammoniaagi (NH 3 ) või metaaniga (CH 4 ) - temperatuuril, mis on palju madalam kui vee tavaline külmumispunkt. Saadud voolud on siin Maa peal vulkaanilises tegevuses osaleva tuttava kivimagma ülijahvad ekvivalendid.

Kuna arvatakse, et Ceres sisaldab jäika kooriku all sügavat, teralist vedelike ja kuivainete segu, loodavad geoloogid selle pinnalt leida krüovolkanismi tõendeid. Suur isoleeritud küngas nimega Ahuna Mons on hea näide. Suur küsimus on aga see, miks Ceresel pole veel palju neid jäiseid kuhjusid.

Võti näib peituvat reoloogia peensustes , füüsikas, kuidas materjal (antud juhul jää) aja jooksul voolab, reageerides gravitatsioonile. Cerese krüo-vulkaanilise ajaloo kokku panemiseks kasutati uuringus voolu modelleerimise kombinatsiooni topograafilise analüüsiga.

Kuplid, monsid ja toli

Michael Sori (Arizona ülikool) juhtimisel analüüsisid teadlased hoolikalt 22 kupli välimust Ceres, nende kuvasuhteid (st kui laiad nad on, võrreldes sellega, kui kõrgele nad ümbritseva tasandiku kohal tõusevad) ja nende jaotust laiuskraadi järgi. Uuringu jaoks rühmitati tholi (IAU poolt heaks kiidetud moniker väiksemate, purskavate kuplite jaoks) ja montes (suuremad mäed) üldjoontes "kupliteks ".

Võrrelge Ahuna Monsi (vasakul) suhteliselt pikka kuju keskel asuva vanema nimetu kupli kujuga. Yamor Mons (paremal) võib olla umbes 2 miljardit aastat vana, kuid säilitab suure osa oma algsest kõrgusest, kuna asub alati külma külma põhjapooluse lähedal, kus jää langeb gravitatsiooni tõttu aja jooksul palju aeglasemalt.
Michael Mori jt / Looduse astronoomia

Meeskond kasutas oma standardina ainulaadset funktsiooni nimega Ahuna Mons. See tornib ümbritseva maastiku kohal 2, 4 miili (4 km) ja näib, et (läheduses asuvate löögikraatrite vähesuse tõttu) ei ole see vanem kui 240 miljonit aastat - ja võib olla ka palju noorem. Ahuna Monsi kuvasuhe on suhteliselt kõrge - lähedane 0, 2 (selle alus on viis korda laiem kui kõrgus).

Teadlased leidsid, et mida vanem on suur kuppel Ceres või mida lähemal asteroidi ekvaatorile, seda madalam on selle kuvasuhe.
Michael Mori jt / Looduse astronoomia

Siis hindasid Sori ja tema kolleegid 21 kuplit (kõik vähemalt 10 km läbimõõduga) vanuseks, eeldades, et nad alustasid kõrgete krüovolkaaniliste materjalide hunnikutega, sarnaselt Ahuna Monsile, mis langesid aja jooksul prognoositava kiirusega lühemateks, laiemateks küngasteks. . (Selle tehniline termin on viskoosne lõdvestamine .) Sellest tulenev vanuseprognoos ulatub sadadest miljonitest kuni 2 miljardi aastani.

Uuring leidis ka, et mida kõrgem kupli laius Ceresel on, seda suurem on selle kuvasuhe. Näiteks Cerese ekvaatori lähedal asuvatel kuplitel on madal kuvasuhe umbes 0, 06, samal ajal kui Yamor Monsi nimelisel suurel kuppelil (85 ºC põhja pool) peaaegu vastab Ahuna 0, 2 kuvasuhe. Kuna Cerese postid on palju külmemad, peaks sealne langus olema liustikuliselt aeglane.

Kui palju ja kui sageli?

Mori ja tema meeskond kasutasid kuplite globaalset jaotust ja nende eeldatavat vanust, et järeldada, kui sageli peaks Kröogeenne aktiivsus Ceres esinema. Nad järeldasid, et purse võib toimuda keskmiselt üks kord 50 000 aasta jooksul. Aja jooksul võivad need pursked pinnale eraldada umbes 10 000 kuupmeetrit teralist lörtsi. See võrdub suure kino või nelja olümpia suurusega basseini mahuga - kuid see on väike murdosa siin Maa peal toimuvast kiirusest, mille vulkaanid voolavad igal aastal üle miljardi kuupmeetri sula kivimi.

"Oleme põnevil, et suutsime tulla välja krüovolkaanilise kiirusega, et võrrelda seda" tavalise "vulkaanilisuse määradega maapealsetel planeetidel - midagi sellist, mida polnud varem vaatluste põhjal tehtud, " rääkis Sori Sky & Telescope'ile .

Mis võimendab krüovolkanismi Ceres? Kas nii väike keha ei oleks praeguseks pidanud sisemiselt jahtuma? Kõige tõenäolisem sisemine allikas, mis toidab krüovolkaanilisi protsesse Ceres, on teatud isotoopide radioaktiivne lagunemine pisikese maailma kivistes osades, nagu juhtub teistel planeetidel. Teine, vastuolulisem hüpotees on see, et suured mõjud Cerese pinnale käivitavad protsessi kohapeal.

Üks esimesi põnevaid jooni, mida Dawn oma esmasel lähenemisel Ceresele märkas, olid värske jää kirkad laigud, mida tuntakse faculae'na. (See on sama mõiste, mida kasutatakse Päikese fotosfääri heledate laikude kirjeldamiseks.) Need laigud, mis leiti Ahuna Monsi küljelt ja kraatri okupandi põrandalt, olid uurijatele esimeseks vihjeks, et krüovolkanism on Ceres endiselt aktiivne .

Kunstniku ettekujutus sellest, kuidas Ceres võib Dawni andmete põhjal olla sisemiselt üles ehitatud. Väline koorik (helesinine) on valmistatud peamiselt vesijääst, sooladest ja hüdraatunud mineraalidest. Geokeemikud usuvad, et maakoore all asub paks , võib-olla kuni 100 km sügav kest, mis koosneb osalt soolasest vedelikust.
NASA / JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA

Krüo-vulkanism võib olla ka võtmevärvimismehhanism teistes päikesesüsteemi kivistes maailmades. Lisaks Ceresele näeme jäägeisrite ja jäälainete toimimist Saturni kuu Enceladus, kääbusplaneedil Pluuto ja Jupiteri kuulil Europa pindadel.

„Oleme näidanud, et Ceres on kogu ajaloo vältel olnud krüo-vulkaaniliselt aktiivne ja pole vaja proovida tugineda veidrale termilise / vulkaanilise ajaloole, mille tagajärjel oleks alles hiljuti tekkinud üksainus krüovolkaan (Ahuna Mons) ilma vulkaanita enne seda, ”räägib Sori. "Krüo-vulkanism on Cerese puhul oluline, kuid mitte nii domineeriv ega oluline, kui kivine vulkaanism on olnud Maal või Marsil."

Kahjuks on koidiku missiooni lõpp lähedal. Inseneride hinnangul peaks veesõiduki mootori kütus otsa saama septembri lõpust oktoobri keskpaigani, pärast mida jääb Dawn püsivalt orbiidile Cerese ümber. 27. septembril 2007 raketi Delta II raketi kohal startinud Dawn lendas Marsist mööda 2009. aastal, külastas asteroidi 4 Vesta aastatel 2011–2012 ja uuris Ceresi alates 2015. aastast.

Nautige neid lõplikke vaateid krüohokaanilisele maailmale, ainsale, mille oleme seni kosmoselaeva orbiidile saatnud. Dawn peaks andma planeediteadlastele järgnevate aastate jooksul palju andmeid.