Den här illustrationen modellerar topografin (i meter) av Ceres från NASAs Dawn-projekt, med några av dvärgplanetens stora kratrar märkta. De svarta linjerna representerar de fel som beskrivs i Scott Kings tidning. Kredit:Scott King
Under en lång tid var vår syn på Ceres flummig, sa Scott King, en geovetare vid Virginia Tech College of Science. En dvärgplanet och den största kroppen som finns i asteroidbältet – området mellan Jupiter och Mars spräckligt med hundratusentals asteroider – Ceres hade inga särskiljbara ytegenskaper i befintliga teleskopobservationer från jorden.
Sedan, 2015, dök den disiga klotet som var Ceres upp. Den uppfattningen var fantastisk för forskare som King. Data och bilder som samlats in av NASA:s Dawn-uppdrag gav en tydligare bild av ytan, inklusive dess sammansättning och strukturer, vilket avslöjade oväntad geologisk aktivitet.
Forskare hade sett den allmänna storleken på Ceres i tidigare observationer. Den var så liten att den antogs vara inaktiv. Istället upptäckte Dawn en stor platå på ena sidan av Ceres som täckte en bråkdel av dvärgplaneten, liknande vad en kontinent kan ta upp på jorden. Runt den fanns sprickor i stenar samlade på en plats. Och det fanns synliga spår av en havsvärld:avlagringar över hela ytan där mineraler hade kondenserats när vatten avdunstat – märket av ett iskallt hav.
En professor vid institutionen för geovetenskap, King, som mest studerar större kroppar som planeter, ville veta hur en så liten kropp som Ceres kunde generera den värme som behövs för att driva den typen av geologisk aktivitet och redogöra för ytegenskaperna som plockas upp av Gryning.
Genom modellering fann han och ett team av forskare från flera universitet såväl som United States Geological Survey och Planetary Science Institute att sönderfallet av radioaktiva element i Ceres inre kunde hålla det aktivt. Deras resultat publicerades nyligen i AGU Advances .
Kings studie av stora planeter som jorden, Venus och Mars hade alltid visat honom att planeter börjar heta. Kollisionen mellan objekt som bildar en planet skapar den initiala värmen. Ceres, däremot, blev aldrig tillräckligt stor för att bli en planet och generera värme på samma sätt, sa King. För att lära sig hur det fortfarande kunde generera tillräckligt med värme för att driva geologisk aktivitet använde han teorier och beräkningsverktyg som tidigare tillämpats på större planeter för att studera Ceres inre, och han letade efter bevis som kunde stödja hans modeller i data som returnerades av Dawn-uppdraget.
Teamets modell av dvärgplanetens inre visade en unik sekvens:Ceres började kallt och värmdes upp på grund av sönderfallet av radioaktiva grundämnen som uran och torium – som var ensamt nog att driva dess aktivitet – tills det inre blev instabilt.
"Vad jag skulle se i modellen är att en del av interiören helt plötsligt skulle börja värmas upp och röra sig uppåt och sedan skulle den andra delen röra sig nedåt," sa King.
Den instabiliteten kan förklara några av ytegenskaperna som hade bildats på Ceres, som avslöjats av Dawn-uppdraget. The large plateau had formed on only one side of Ceres with nothing on the other side, and the fractures were clustered in a single location around it. The concentration of features in one hemisphere signaled to King that instability had occurred and had left a visible impact.
"It turned out that you could show in the model that where one hemisphere had this instability that was rising up, it would cause extension at the surface, and it was consistent with these patterns of fractures," King said.
Based on the team's model, Ceres didn't follow a planet's typical pattern of hot first and cool second, with its own pattern of cool, hot, and cool again. "What we've shown in this paper is that radiogenic heating all on its own is enough to create interesting geology," King said.
He sees similarities to Ceres in the moons of Uranus, which a study commissioned by NASA and the National Science Foundation recently deemed high priority for a major robotic mission. With additional improvements to the model, he looks forward to exploring their interiors as well.
"Some of these moons are not too different in size from Ceres," King said. "I think applying the model would be really exciting." + Utforska vidare
