|
Церера таит в себе мрачную тайну
|
|
|
|
Церера, крупнейший астероид в нашей Солнечной системе, таит в себе мрачную тайну: чрезвычайно молодые отложения льда в постоянно затененных кратерах вблизи его полюсов. Если это звучит смутно знакомо, то это потому, что на нашей Луне и планете Меркурий также есть такие отложения полярного льда, которые изучались десятилетиями. "История Цереры началась в 2016 году, когда космический аппарат Dawn, который в то время вращался вокруг Цереры, заглянул в эти постоянно темные кратеры и увидел в некоторых из них яркие ледяные отложения", - сказал Норберт Шоргхофер, ведущий автор книги "История холодных ловушек Цереры, основанная на уточненных моделях формы,- которая опубликована в журнале Planetary Science Journal. Соавторами статьи являются ученые-ПСИ Роберт Гаскелл и Джон Вейрих, а также ученый Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Эрван Мазарико. "Открытие, сделанное в 2016 году, поставило перед нами загадку: многие кратеры в полярных областях Цереры остаются в тени в течение всего года — который на Церере длится 4,6 земных года — и, следовательно, остаются очень холодными, но лишь в некоторых из них есть ледяные отложения", - сказал Шоргхофер.
|
|
|
|
Вскоре другое открытие дало ключ к разгадке причины: ось вращения Цереры колеблется взад и вперед каждые 24 000 лет из-за приливов Солнца и Юпитера. При большом наклоне оси и сильной смене времен года лишь несколько кратеров остаются в тени в течение всего года, и это те кратеры, которые содержат яркие ледяные отложения". Чтобы определить, насколько большими были тени внутри кратеров тысячи лет назад, ученые строят цифровые карты высот, а затем выполняют расчеты с использованием трассировки лучей, чтобы теоретически реконструировать тени, отбрасываемые на дно кратера. Результаты настолько надежны, насколько надежны цифровые модели формы, на которых они основаны. Имейте в виду, что дно этих кратеров всегда находится в тени, поэтому определить их глубину непросто.
|
|
|
Космический аппарат Dawn имел очень чувствительную камеру, которая могла различать особенности затененного дна кратера. Стереоизображения освещенных солнцем областей часто используются для построения цифровых карт высот освещенных солнцем областей, но создание карты высот затененной местности - задача, за которую редко кто брался. В рамках нового исследования ученый-ПСИ Роберт Гаскелл разработал новую методику восстановления высот даже в затененных частях стереопары изображений. Эти улучшенные карты высот затем можно использовать для трассировки лучей, чтобы предсказать протяженность холодных, постоянно затененных областей. Эти более точные карты дали удивительный результат: когда Церера достигла максимального наклона своей оси, что в последний раз происходило около 14 000 лет назад, ни один кратер на Церере не оставался в постоянной тени, и весь лед в них, должно быть, быстро растворился в космосе.
|
|
|
|
"Это оставляет только одно правдоподобное объяснение: ледяные отложения, должно быть, образовались совсем недавно. Результаты показывают, что все эти ледяные отложения, должно быть, скопились в течение последних 6000 лет или меньше. Учитывая, что возраст Цереры значительно превышает 4 миллиарда лет, это удивительно молодой возраст", - сказал Шоргхофер. "Церера - объект, богатый льдом, но на поверхности его почти нет. Вышеупомянутые полярные кратеры и несколько небольших участков за пределами полярных областей являются единственными местами, где есть лед. Однако лед вездесущ на небольших глубинах — как обнаружил ученый PSI Том Преттиман и его команда еще в 2017 году, — поэтому даже небольшой сухой удар может испарить часть этого льда", - сказал Шоргхофер.
|
|
|
|
"Около 6000 лет назад с Церерой, возможно, столкнулся фрагмент астероида, который создал временную водяную атмосферу. Как только водяная атмосфера сформировалась, лед начал конденсироваться в холодных полярных кратерах, образуя яркие отложения, которые мы все еще видим сегодня. В качестве альтернативы, ледяные отложения могли образоваться в результате схода лавин богатого льдом материала. Тогда этот лед сохранился бы только в холодных затененных кратерах. В любом случае, по астрономическим меркам, эти события произошли совсем недавно", - добавил Шоргхофер. В исследовании также рассматривалась возможность того, что в этих необычных кратерах на Церере могут содержаться другие типы льдов, кроме водяного. На нашей Луне участки полярных кратеров настолько холодные, что даже углекислый газ и некоторые другие химические соединения могут сохраняться в них миллиарды лет. Церера находится дальше от Солнца, поэтому можно ожидать, что ее полярные кратеры будут еще холоднее, чем лунные.
|
|
|
|
Шоргхофер рассчитал температуру внутри полярных кратеров Цереры, чего раньше никто не делал. Ответ оказался неожиданным: хотя в этих кратерах достаточно холодно, чтобы удерживать водяной лед, они слишком теплые, чтобы удерживать другие распространенные типы льда. Этому способствуют два обстоятельства. Во-первых, наклон оси Цереры, составляющий в настоящее время 4 градуса, выше, чем наклон Луны на 1,5 градуса, поэтому края кратера освещаются солнцем в большей степени, а на дно кратера попадает больше света. Во-вторых, на Церере просто нет постоянно затеняемых кратеров вблизи северного полюса, в отличие от Луны, где один кратер расположен почти точно на южном полюсе. По этим причинам температура на Церере не такая низкая, как на некоторых участках лунной поверхности.
|
|
|
|
В исследовании описывается новый метод, используемый для реконструкции топографии с использованием стереоизображений затененных кратеров, представлена новая карта областей с постоянной затененностью для всей северной полярной области Цереры, определяется протяженность областей с постоянной затененностью внутри полярных кратеров со светлыми отложениями льда и оценивается температура внутри этих кратеров. "Какова бы ни была история этих ледяных отложений, она возникла в результате событий, не намного более древних, чем человеческая цивилизация", - сказал Шоргхофер.
|
|
|
|
Источник
|
