Den amerikanska rymdsonden Dawn har kretsat kring asteroiden Ceres mellan Mars och Jupiter sedan mars 2015. Tack vare de två identiska kamerorna ombord från Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), inramningskamerorna, dvärgplaneten är nästan helt kartlagd. I en aktuell studie, ett team ledd av forskare från MPS rapporterar om Ceres nordligaste regioner, där Göttingens kameror har gjort en mycket speciell bedrift:de har lyckats ta bilder av isavlagringar på platser som styrs av nästan evigt mörker.

Thomas Platz är huvudförfattare till studien som nu publiceras i Natur astronomi , en ny specialisttidning. "Med våra kameror, vi tittade på kratrarna i området nära nordpolen mellan 65 och 90 grader norr. Vissa av dessa kratrar är åtminstone delvis i evigt mörker vilket innebär att de aldrig nås av solljus. Anledningen till detta är att Ceres rotationsaxel har en lutningsvinkel på endast 4,028 grader, " förklarar medlemmen i Framing Camera-teamet på MPS. Den lilla axiella lutningen gör att solen aldrig stiger långt över horisonten på himlen ovanför Ceres polarområden. Detta innebär i sin tur att hinder som kraterväggar kastar långa skuggor; områden i polarområdet är till och med höljda i evig natt. Även om solljus aldrig faller direkt på dessa platser, små mängder spritt ljus når dem, reflekteras från direkt upplysta kraterväggar i närheten, till exempel. Kameran kan använda detta svaga ljus och utforska mörkret. Så här stötte den på flera ljusa avlagringar – vattenis.

Att jaga efter isavlagringar är hårt arbete:av de 634 identifierade kratrarna med permanenta mörka områden, tio kratrar med iögonfallande ljusa fläckar i sitt inre hittades på bilderna av Framing Cameras. En förhållandevis ung krater, fortfarande namnlös men provisoriskt kallad nummer 2, spelar här en speciell roll; den ligger 69,9 grader norr och har en diameter på 3,8 kilometer. De ljusa avlagringarna där sträcker sig bortom det permanenta mörkret ända in i området som ibland är upplyst av direkt solljus. "Detta ger möjlighet att analysera ljuset som reflekteras därifrån med Dawns VIR (Visible and IR Spectrometer) instrument ombord, som levererades av den italienska rymdorganisationen, " förklarar Andreas Nathues, som leder Framing Camera-experimentet vid MPS. "Vi kan tydligt se den spektrala signaturen av vattenis, men kunde inte hitta andra frusna gaser." Forskarna antar att de andra ljusa avlagringarna också huvudsakligen är gjorda av vattenis.

Forskare har länge trott att Ceres inre innehåller stora mängder is eftersom dess densitet är så låg - 2,1621 gram per kubikcentimeter. Det är nu andra gången som vatten hittas direkt på ytan. De aktuella resultaten ansluter sig till mätningar från Herschel-teleskopet som drivs av Europeiska rymdorganisationen ESA, som mätte vattenånga nära Ceres 2014. I december 2015 dessutom, Max Planck-forskare i Göttingen använde Framing Cameras för att registrera dimma över två kratrar nära ekvatorn, likaså en indikation på vatten i ångform.

Avlagringar av is på delar av Ceres yta som utsätts för direkt solljus visar sig vara instabila under lång tid, geologiska tidsperioder. Dvärgväxten har ingen atmosfär och därför sublimeras isen på relativt kort tid när den väl når ytan. Det betyder att det går direkt från is till gasformigt tillstånd. På platser som är permanent i mörker, och därmed extremt kallt, där temperaturen faller under minus 163 grader Celsius, is kan överleva väldigt länge.

"Vi vet att isavlagringar finns i polarområdena på vår måne och planeten Merkurius, båda har ingen atmosfär heller. Dessa isavlagringar kan förklaras som ett resultat av yttre händelser såsom inverkan av kometer, " säger Nathues. "Kratrarna nära Ceres poler, dock, innehåller is som förmodligen är inhemsk i Ceres, d.v.s. det härstammar huvudsakligen från Ceres själv, " förklarar Platz. Som medförfattarna till studien av Free University of Berlin har kunnat visa i en simulering, nedslaget som ursprungligen skapade Oxo-kratern, till exempel, kunde ha sprängt bort isig sten som finns under ytan och kastat den så långt som till polarområdena.