Uregelmessige kraterformer, pyramideformede fjell, diffus dis på bunnen av Occator-krateret og funn av ammoniakk-rik leire kaster nytt lys over vår nærmeste dvergplanet. Og endelig ser det ut til at forklaringen på Ceres’ mystiske hvite flekker er funnet …

av Anne Mette Sannes og Knut Jørgen Røed Ødegaard

Occator-krateret i kunstige farger viser ulike overflatesammensetninger. Bildet er tatt med Dawns framing-kamera fra en avstand på rundt 4 000 kilometer.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dawn er den første sonden som har besøkt en dvergplanet og den første sonden utenfor Månen som har gått i bane rundt to forskjellige objekter i Solsystemet – asteroiden Vesta i 2011 og 2012 og dvergplaneten Ceres i 2015.

Kunstnerisk fremstilling av NASAs Dawn-sonde som ankommer dvergplaneten Ceres, det mest masserike objektet i asteroidebeltet. Dawn er den første sonden som besøker en dvergplanet – et rundt himmellegeme som går i bane rundt Solen, men som i motsetning til en planet ikke har ryddet banen for andre objekter.
Foto: NASA/JPL-Caltech

NASAs Dawn-sonde oppdaget dette høye, koniske fjellet på Ceres fra en avstand på 1470 kilometer. Fjellet befinner seg på den sydlige halvkule og rager 6 kilometer til værs. Omrisset av fjellet er tydelig, og det er nesten ikke løsmasser ved foten av de lysstripete fjellsidene.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Animasjonen viser topografien til Occator-krateret.
Animasjon: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Denne kartprojeksjonen av Ceres ble laget av bilder tatt av NASAs Dawn-sonde under dens kartlegging fra stor høyde i august og september i fjor.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Ifølge Carol Raymond, nestleder i Dawn-prosjektet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California, er de uregelmessige kraterformene på Ceres spesielt interessante og ligner kratre vi ser på Saturns isete måne Rhea. På asteroiden Vesta, som Dawn besøkte før Ceres, er kratrene derimot skålformede.

En uventet observasjon som man ennå ikke helt forstår, men som kan være til hjelp for å danne et komplett bilde av Ceres, kom fra Dawns gammastråle- og nøytron- instrument som oppdaget tre utbrudd av energirike elektroner som kan være resultat av en vekselvirkning mellom Ceres og stråling fra Solen.

Dvergplanetens mystiske lyse flekker

I magasinet Nature avsløres noen av Ceres’ hemmeligheter, blant annet en undersøkelse av de mystiske lyse flekkene som befinner seg mer enn 130 steder på dvergplanetens overflate, hvorav de fleste har tilknytning til nedslagskratre. Undersøkelsen, som ble ledet av Andreas Nathues ved Max Planck Institute for Solar System Research i Göttingen i Tyskland, mener at det hvite materialet er overenstemmende med en type magnesiumsulfat som kalles heksahydritt – en annen form for magnesiumsulfat som vi på Jorden kjenner som Epsom-salt. Ved å bruke bilder fra Dawns framing kamera, mener Nathues og kollegene at disse saltrike områdene ble igjen da vann-is sublimerte en gang i fortiden, og at asteroidenedslag har avdekket slike blandinger av vann og salt. Siden flekkene er spredt over hele Ceres, tyder dette på at dvergplaneten har et lag av saltholdig vann-is et stykke under overflaten.

Ceres’ har en gjennomsnittsdiameter på 940 kilometer og er hovedsakelig mørk med lysstyrke tilsvarende nylagt asfalt. Lysrefleksjonsevnen til de lyse områdene varierer ganske mye, og de lyseste områdene reflekterer rundt 50 prosent av sollyset. Men det har ikke vært noen sikker identifisering av vann-is på Ceres, og man trenger mer høyoppløselig data for å få svar på dette.

Den innerste delen av Occator-krateret inneholder det lyseste materialet på dvergplaneten. Selve krateret har en diameter på 90 kilometer, og midten av krateret er dekket av dette lyse materialet som er omtrent 10 kilometer bredt og en halv kilometer dypt. Mørke streker, muligens sprekker, dekker hullets sentrum som strekker seg gjennom midten av krateret, og man kan også se rester etter en opptil en halv kilometer høy topp i midten.

Med sine skarpe kanter og kratervegger, mange store avsatser og rasavleiringer, er Occator-krateret et av de yngste landskapstrekkene på Ceres. Forskere i Dawn-prosjektet estimerer alderen til å være rundt 78 millioner år. I tillegg ser det ut å være en diffus dis nær overflaten som dekker kraterbunnen, noe som kan knyttes til observasjoner av vanndamp på Ceres som ble rapportert av Herschel romobservatorium i 2014. Disen ser ut til å være synlig midt på dagen (lokal tid) og fraværende ved daggry og skumring, noe som tyder på at fenomenet ligner aktiviteten på overflaten av en komet med vanndamp som løfter bittesmå støvpartikler og rester av is. Ifølge Chris Russel, forskningsleder i Dawn-prosjektet ved Universitetet i California i Los Angeles, vil Dawn-teamet diskutere resultatene og analysere data for å bedre forstå hva som skjer i Occator-krateret.

Ceres er vist i kunstige farger som fremhever forskjeller i overflatesammensetningen. Bilder fra NASAs Dawn-sonde ble brukt til å lage en film av dvergplanetens rotasjon etterfulgt av et overflyvningsbilde av Occator-krateret hvor det aller lyseste området befinner seg.
Foto: og animasjon: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Betydningen av ammoniakk

I den andre undersøkelsen, som ble uført ved hjelp av data fra spektrometrene som foretar kartlegging i synlig og infrarødt lys, undersøkte medlemmer av Dawns forskningsteam Ceres’ sammensetning og fant bevis for ammoniakk-rik leire. Ren ammoniakk-is ville under dagens forhold ha fordampet på Ceres siden dvergplaneten er for varm, men ammoniakk-molekyler kan være stabile dersom de er kjemisk bundet til andre mineraler.

Tilstedeværelsen av ammoniakkforbindelser reiser spørsmål om muligheten for at Ceres ikke ble dannet i asteroidebeltet mellom Mars og Jupiter hvor den nå befinner seg, men i stedet kan ha blitt til i det ytre av Solsystemet hvor disse stoffene forekommer i større mengder. En annen tanke, er at Ceres ble dannet nær sin nåværende bane hvor den har tatt opp stoffer som har blitt ført inn fra det ytre av Solsystemet – nær Neptuns bane, hvor nitrogen-is er termisk stabil.

Ved å sammenligne spekteret av reflektert lys fra Ceres med meteoritter, har forskerne funnet noen likhetstrekk. Spesielt ble det fokusert på spekteret (kjemiske fingeravtrykk) av karbonholdige kondritter – en type karbonrike meteoritter man antar å være interessante å sammenligne med sammensetningen til dvergplaneten, men teamet fant ut at disse ikke stemte for alle bølgelengder instrumentet undersøkte. Spesielt var karakteristiske absorbsjonsbånd – matchende blandinger med ammoniakkholdige mineraler – forbundet med bølgelengder som ikke kan observeres fra Jordbaserte teleskoper. Det gjelder spesielt noen tydelige absorpsjonsbånd som skyldes ammoniakkholdige mineraler, og som observeres på bølgelengder som ikke kan studeres fra Jorden.

Forskerne noterte også at disse karbonholdige kondrittene har et vanninnhold på 15 til 20 prosent, mens Ceres inneholder så mye som 30 prosent. I følge Maria Cristina De Sanctis ved National Institute of Astrophysics i Roma, kan Ceres ha beholdt større mengder flyktige stoffer enn den har fått fra denne type meteoritter, eller den kan ha fått vannet fra materialer som er rike på flyktige stoffer.

Undersøkelsen viser også at overflatetemperaturen på dagtid varierer fra minus 93 til minus 33 Celsius. Maksimumstemperaturene ble målt i ekvator-regionen, og temperaturen der er vanligvis for høy til at is kan overleve på overflaten over en lengre periode.

Bildet ble tatt fra Dawns laveste kartleggingsbane i en høyde av omtrent 385 kilometer (dens aller laveste bane) og viser detaljer rundt en kraterrekke ved navn Gerber Catena.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dette 3-D bildet som best ses med rød-blå 3D-briller, ble tatt 10. desember (i laveste bane) og viser en del av Ceres' sydlige halvkule. Dawn vil bli værende i denne høyden gjennom resten av ferden, også etter at prosjektet er avsluttet. Bildet viser detaljer ned til ca. 35 meter.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Denne delen nær sydpolen har lange skygger fordi Solen sett fra dette området står nær horisonten. Bildet er tatt 10. desember og viser detaljer ned til ca. 35 meter.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Bildet er tatt med NASAs Dawn-sonde 10. desember og viser et område midt på Ceres’ sydlige halvkule, og vi ser detaljer ned til ca. 35 meter.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Bildet ble tatt i laveste banehøyde og fra en avstand på ca. 385 kilometers fra Ceres’ overflate.
Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Blant de mest iøynefallende trekkene, er en kjede av kratre ved navn Gerber Catena, like vest for det store krateret Urvara. Fordypninger er vanlige på større himmellegemer, og er forårsaket av sammentrekninger, nedslag samt tyngden på skorpen av store fjell. Et eksempel er vulkanfjellet Olympus Mons på Mars. Sprekkdannelser, som finnes overalt på Ceres’ overflate, tyder på at lignende prosesser kan ha skjedd der, til tross for at Ceres er mindre med en gjennomsnittlig diameter på 940 kilometer. Mange av fordypningene og furene på Ceres ble trolig dannet som følge av nedslag, men noen ser ut til å være tektoniske og skyldes krefter inne i dvergplaneten som fikk skorpen til å briste. Paul Schenk ved Lunar and Planetary Institute i Houston, mener at man ennå ikke forstår hvorfor fordypningene er så fremtredende, men at det antagelig skyldes Ceres’ overflatestruktur. Bildene ble tatt som en test av Dawns reserve-framing kamera. Hovedkameraet, som er nesten identisk, begynte sin bildekartlegging fra den laveste banehøyden 16. desember.

Også Dawns andre instrumenter startet en intens periode med observasjoner i desember, og de synlige og infrarøde kartleggingsspektrometrene vil hjelpe forskerne å identifisere mineraler ved å studere hvordan lys med ulike bølgelengder blir reflekterert av Ceres’ overflate. Gammastråledetektoren og nøytrondetektoren er også begge aktive. Ved å måle energiene og antallet gammastråler og nøytroner (to typer radioaktiv stråling), vil forskerne lettere kunne bestemme konsentrasjonen av en del grunnstoffer på Ceres.

I følge Chris Russell, sjefsforsker i Dawn-prosjektet ved University of California i Los Angeles, vil man med de mest høyoppløselige dataene som noensinne er tatt fra Ceres, fortsette å undersøke disse teoriene og oppdage enda flere overraskelser om denne mystiske verdenen.

Dawn-prosjektet er ledet av Jet Propulsion Laboratory for NASA's Science Mission Directorate in Washington. Dawn er et prosjekt i NASAs Discovery-program, ledet av NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama. UCLA er overordnet ansvarlig for forskningen med Dawn. Orbital ATK Inc., i Dulles, Virginia, designet og bygde sonden. The German Aerospace Center, Max Planck Institute for Solar System Research, Italian Space Agency og Italian National Astrophysical Institute er internasjonale partnere i forskningsgruppen.

Klikk på “Liker” og få melding når nye saker legges ut!

MER INFORMASJON

Vår hovedside om Dawn-prosjektet og Ceres

NASAs sider om Dawn-prosjektet