Dawn hat möglicherweise auf Ceres Reste eines alten Ozeans entdeckt

Da auf Ceres Mineralien die Wasser enthalten weit verbreitet sind, könnte dies darauf hindeuten, dass der Zwergplanet in der Vergangenheit einen globalen Ozean hatte. Was wurde aus diesem Ozean? Könnte Ceres heute noch im inneren Flüssigkeit haben? Zwei neue Studien von Forschern der Mission Dawn gehen diesen Fragen nach.

Das Dawn-Team stellte fest, dass die Kruste von Ceres aus einer Mischung von Eis, Salzen und hydratisierten Mineralien besteht, die einer früheren geologischen Aktivität unterzogen wurden und dass diese Kruste den größten Teil eines alten Ozeans darstellt. Die zweite Studie baut auf der ersten Studie auf und deutet darauf hin, dass sich unter der starren Oberflächenkruste von Ceres eine weichere, leicht verformbare Schicht befindet, welche auch die Restflüssigkeit eines alten Ozeans sein könnte.

„Wir erkennen immer mehr, dass Ceres eine komplexe und dynamische Welt ist, die vielleicht in der Vergangenheit viel flüssiges Wasser beherbergte, das möglicherweise noch unterirdisch vorhanden ist,“ sagte Julie Castillo-Rogez, Wissenschaftlerin und Mitautorin der Dawn-Studien am JPL in Pasadena, Kalifornien.

Was ist im Inneren von Ceres? Die Schwerkraft wird es uns sagen.

Die Landung auf Ceres um ihr Inneres zu untersuchen, wäre eine technische Herausforderung und würde den Zwergplaneten kontaminieren. So verwenden Wissenschaftler die Beobachtungen der Raumsonde aus der Umlaufbahn, um die Gravitation von Ceres zu messen, um so des Zwergplaneten Zusammensetzung und innere Struktur feststellen zu können.

Die erste der beiden Studien unter der Leitung von Anton Ermakov, einem Postdoktoranden beim JPL, verwendete Form- und Gravitationsdatenmessungen der Dawn-Mission, um die innere Struktur und Zusammensetzung von Ceres zu bestimmen. Die Messungen stammen aus der Beobachtung der Bewegungen der Raumsonde mit dem Deep Space Network der NASA, um kleine Änderungen in der Umlaufbahn des Raumfahrzeugs zu verfolgen. Diese Studie wurde im Journal of Geophysical Research veröffentlicht.

Die Forschung von Ermakov und seinen Kollegen unterstützt die Möglichkeit, dass Ceres geologisch aktiv ist oder möglicherweise in der jüngeren Vergangenheit war. Drei Krater – Occator, Kerwan und Yalode – und der einzeln dastehende große Berg Ahuna Mons, sind alle mit „Schwerkraftanomalien“ verbunden. Dies bedeutet, dass es an diesen vier Stellen Diskrepanzen zwischen den Modellen der Ceres-Gravitation und den Beobachtungen von Dawn gibt, die auf Strukturen unter der Oberfläche zurück zu führen sind.

„Ceres hat eine Fülle von Schwerkraftanomalien, die mit hervorstechenden geologischen Merkmalen verbunden sind", sagte Ermakov. In den Fällen von Ahuna Mons und Occator können die Anomalien verwendet werden, um den Ursprung dieser Merkmale besser zu verstehen. Die Forscher nehmen an, dass sie unterschiedliche Ausdrucksformen von Kryovulkanismus sind.

Laut Studie ist die Dichte der Kruste relativ niedrig, näher an der von Eis als an der von Gesteinen. Eine Studie von Dawn Gastforscher Michael Bland von der US Geological Survey zeigte jedoch, dass Eis zu weich ist, um die dominante Komponente von Ceres' starker Kruste zu sein. Wie kann die Ceres-Kruste in Bezug auf die Dichte so leicht wie Eis sein, aber gleichzeitig viel stärker als eine Eiskruste? Um diese Frage zu beantworten, modellierte ein anderes Team, wie sich die Oberfläche von Ceres mit der Zeit entwickelte.

Ein „fossiler“ Ozean auf Ceres

Die zweite Studie unter der Leitung von Roger Fu an der Harvard Universität in Cambridge, untersuchte die Stärke und Zusammensetzung der Ceres-Kruste und der tiefer gelegenen Schichten anhand der Topographie des Zwergplaneten. Diese Studie wurde im Journal Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht.

Indem Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Topographie auf einem Planetenkörper entwickelt hat, können sie die Zusammensetzung seines Innerem verstehen. Eine starke, hauptsächlich von Gesteinen dominierte Kruste kann während der 4,5 Milliarden, die das Sonnensystem alt ist, fast unverändert bestehen bleiben, während sich eine salz- und eisreiche Kruste während dieser Zeit verformen würde.

Durch Modellierung wie die Ceres-Kruste fließt, fanden Fu und Kollegen, dass diese wahrscheinlich aus einer Mischung von Eis, Salzen, Gestein und einer zusätzlichen Komponente mit Namen Clathrat-Hydrat besteht. Ein Clathrat-Hydrat ist ein Käfig aus Wassermolekülen, der von Gasmolekülen umgeben ist. Diese Struktur ist 100 bis 1000 mal stärker als Wassereis, obwohl sie fast die gleich Dichte hat.

Die Forscher glauben, dass Ceres einst ausgeprägtere Oberflächenmerkmale hatte, die sich aber im Laufe der Zeit einebneten. Diese Art der Abflachung von Bergen und Tälern erfordert eine hochfeste Kruste, die auf einer verformbaren Schicht ruht, welche etwas Flüssigkeit enthält. So interpretieren dies Fu und seine Kollegen.

Das Team glaubt, dass der Großteil des alten Ozean auf Ceres nun gefroren und in der Kruste gebunden ist und zwar in Form von Eis, Salzen und Clathrat-Hydraten. Den Großteil der letzten vier Milliarden Jahr war die Kruste in diesem Zustand. Aber wenn darunter noch Flüssigkeit vorhanden ist, ist dieser Ozean noch nicht vollständig gefroren. Dies steht im Einklang mit mehreren thermischen Evolutionsmodellen von Ceres, die vor der Ankunft der Raumsonde Dawn veröffentlicht wurden, was die Vorstellung unterstreicht, dass das tiefe Innere von Ceres Flüssigkeit enthält, die von einem uralten Ozean übrig geblieben ist.


30. Oktober 2017/SP
Verein Kuffner-Sternwarte