NASA:s rymdfarkost Dawn gav forskare extraordinära närbilder av dvärgplaneten Ceres, som ligger i det huvudsakliga asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. När uppdraget avslutades i oktober 2018, orbitern hade sjunkit till mindre än 22 miles (35 kilometer) över ytan, avslöjar skarpa detaljer om de mystiska ljusa regionerna Ceres hade blivit känd för.

Forskare hade räknat ut att de ljusa områdena var avlagringar gjorda mestadels av natriumkarbonat - en förening av natrium, kol, och syre. De kom förmodligen från vätska som sipprade upp till ytan och avdunstade, lämnar efter sig en starkt reflekterande saltskorpa. Men vad de ännu inte hade bestämt var var den vätskan kom ifrån.

Genom att analysera data som samlats in nära slutet av uppdraget, Dawn-forskare har kommit fram till att vätskan kom från en djup reservoar av saltlake, eller saltberikat vatten. Genom att studera Ceres gravitation, forskare lärde sig mer om dvärgplanetens inre struktur och kunde fastställa att saltlösningsreservoaren är cirka 25 miles (40 kilometer) djup och hundratals miles bred.

Ceres gynnas inte av intern uppvärmning som genereras av gravitationsinteraktioner med en stor planet, som är fallet för några av de iskalla månarna i det yttre solsystemet. Men den nya forskningen, som fokuserar på Ceres 57 mil breda (92 kilometer breda) Occator Crater – hem till de mest omfattande ljusa områdena – bekräftar att Ceres är en vattenrik värld som dessa andra isiga kroppar.

Resultaten, som också avslöjar omfattningen av geologisk aktivitet i Occator Crater, förekomma i en särskild samling tidningar utgivna av Natur astronomi , Naturgeovetenskap , och Naturkommunikation den 10 aug.

"Dawn åstadkom mycket mer än vi hoppades när den gav sig ut på sin extraordinära utomjordiska expedition, " sa uppdragsdirektör Marc Rayman vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. "Dessa spännande nya upptäckter från slutet av dess långa och produktiva uppdrag är en underbar hyllning till denna anmärkningsvärda interplanetära upptäcktsresande."

Att lösa det ljusa mysteriet

Långt innan Dawn anlände till Ceres 2015, forskare hade märkt diffusa ljusa områden med teleskop, men deras natur var okänd. Från sin nära bana, Dawn tog bilder av två distinkta, mycket reflekterande områden inom Occator Crater, som senare fick namnet Cerealia Facula och Vinalia Faculae. ("Faculae" betyder ljusa områden.)

Forskare visste att mikrometeoriter ofta kastar ytan på Ceres, grova upp det och lämna skräp. Över tid, den typen av åtgärder borde mörkna dessa ljusa områden. Så deras ljusstyrka indikerar att de sannolikt är unga. Försöker förstå källan till områdena, och hur materialet kunde vara så nytt, var huvudfokus för Dawns sista utökade uppdrag, från 2017 till 2018.

Forskningen bekräftade inte bara att de ljusa regionerna är unga - vissa mindre än 2 miljoner år gamla; den fann också att den geologiska aktiviteten som driver dessa fyndigheter kan pågå. Denna slutsats berodde på att forskare gjorde en nyckelupptäckt:saltföreningar (natriumklorid kemiskt bunden med vatten och ammoniumklorid) koncentrerade i Cerealia Facula.

På Ceres yta, salter som innehåller vatten torkar snabbt ut, inom hundratals år. Men Dawns mätningar visar att de fortfarande har vatten, så vätskorna måste ha nått ytan alldeles nyligen. Detta är bevis både för närvaron av vätska under området kring Occator Crater och pågående överföring av material från det djupa inre till ytan.

Forskarna hittade två huvudvägar som tillåter vätskor att nå ytan. "För den stora depositionen på Cerealia Facula, huvuddelen av salterna tillfördes från ett slaskigt område precis under ytan som smältes av värmen från nedslaget som bildade kratern för cirka 20 miljoner år sedan, ", sade Dawn Principal Investigator Carol Raymond. "Slagvärmen avtog efter några miljoner år; dock, stöten skapade också stora sprickor som kunde nå djupet, långlivad reservoar, låter saltlake fortsätta att tränga ner till ytan."

Aktiv geologi:Nyligen och ovanligt

I vårt solsystem, isig geologisk aktivitet sker främst på isiga månar, där det drivs av deras gravitationella interaktioner med deras planeter. Men det är inte fallet med förflyttningen av saltlösningar till ytan av Ceres, vilket tyder på att andra stora isrika kroppar som inte är månar också skulle kunna vara aktiva.

Vissa bevis på nya vätskor i Occator Crater kommer från de ljusa avlagringarna, men andra ledtrådar kommer från ett urval av intressanta koniska kullar som påminner om jordens pingo – små isberg i polarområden som bildas av fruset trycksatt grundvatten. Sådana egenskaper har upptäckts på Mars, men upptäckten av dem på Ceres markerar första gången de har observerats på en dvärgplanet.

I större skala, forskare kunde kartlägga tätheten av Ceres skorpstruktur som en funktion av djupet - en första för en isrik planetkropp. Med hjälp av gravitationsmätningar, de fann att Ceres skorpdensitet ökar avsevärt med djupet, långt bortom den enkla effekten av tryck. Forskare drog slutsatsen att Ceres reservoar fryser samtidigt, salt och lera införlivas i den nedre delen av skorpan.

Dawn är den enda rymdfarkosten som någonsin kretsat runt två utomjordiska destinationer – Ceres och den gigantiska asteroiden Vesta – tack vare dess effektiva jonframdrivningssystem. När Dawn använde det sista av ett nyckelbränsle, hydrazin, för ett system som kontrollerar dess orientering, den kunde varken peka mot jorden för kommunikation eller rikta sina solpaneler mot solen för att producera elektrisk kraft. Eftersom Ceres visade sig ha organiskt material på sin yta och vätska under ytan, Planetskyddsreglerna krävde att Dawn skulle placeras i en långvarig omloppsbana som kommer att hindra den från att påverka dvärgplaneten i årtionden.