Jég a Ceresen
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2017.01.26 07:15.)

A Ceres körül keringő Dawn űrszonda legújabb eredményei szerint az égitest sötét, poros felszíne alatt vastag rétegben vízjég található.

A kutatók már a NASA Dawn szondájának 2015. márciusi érkezése előtt is gyanították, hogy (jég formájában) víz lehet a Ceresen, mert az infravörös spektrumok már 1978-ben azt sejttették, hogy nedves agyagásványok lehetnek a felszínén. Néhány éve az ESA Herschel-űrtávcsöve vízpára-felhőket figyelt meg a Ceres felszíne fölött. Emellett 2,1 g/cm³ sűrűsége is arra utalt, hogy nem állhat teljes egészében kőzetekből.

A Dawn egyik meglepő felfedezése volt azonban (a jellegzetes fehér foltokon kívül), hogy az égitest felszínén alig találták nyomát a jégnek, annak valahol mélyebben kell elhelyezkednie. Mostanra kiderült, hogy ez a „mélyebben” valószínűleg alig 1–2 métert jelent, és a felszín alatt mindenütt jég található. Kimutatták, hogy a Cerest borító törmelék nagy mennyiségben tartalmaz hidrogént, márpedig az ottani fizikai viszonyok közt a hidrogén csak víz, azaz vízjég formájában lehet jelen. A mérések szerint a felszín közelében a kőzetek akár 10 tömegszázalék vizet is tartalmazhatnak, és az egész égitestre kiterjedő jégtakaró nagyon vastag.

A Dawn szonda által vizsgált két kisbolygó hidrogéntartalmának összehasonlítása. A Ceresen tömegszázalékban közel százszor nagyobb a hidrogén gyakorisága, mint a Vestán. A Ceresen a hidrogén vagy hidratált agyagásványokban vagy vízjégben kötve fordulhat elő. (Kép: NASA / JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA / PSI)

A Dawn gamma- és neutrondetektorával (GRAND, Gamma Ray and Neutron Detector) feltérképezték az égitestből kilépő neutronokat, amelyek a kozmikus sugárzás által kiváltott, a felszínt alkotó anyagban lejátszódó, bonyolult folyamatok eredményeképpen szabadulnak fel. A GRAND azonban csak a felszín alatti 1 méter vastag rétegből érkező neutronokat és gamma-sugárzást mutatja ki. Ugyanezzel a műszerrel korábban a Vesta felszíni rétegét is feltérképezték. Az összehasonlításból kiderül, hogy a Ceres felszíne közelében a hidrogén nagyjából 100-szor gyakoribb, mint a Vestán (amelyet jobbára bazaltos kőzetek borítanak). A Ceresen a hidrogén eloszlása egyenletes, de a pólusok felé haladva (körülbelül 40 fok szélességtől) erőteljesen nő a mennyisége. A kutatók magyarázata szerint ezt az eltérő ásványösszetétel és a víz eltérő kémiai reakciói okozhatják. A szakemberek úgy gondolják, hogy a vízjég valószínűleg a porszemcsék közti réseket tölti ki.

Amikor a Ceres felszínét borító anyag egy atomját nagyenergiájú kozmikus sugárzás éri, az atommag „szétrobban”, miáltal másodlagos részecskék, köztük neutronok záporát kelti. Ezek a részecskék a regolit anyagának más atomjaival ütközve gamma-sugárzást keltenek. (Kép: S&T / T. Prettyman & others)

A víz nem származhat üstökösökből, hanem már a Ceres keletkezésekor is jelen kellett lennie. A Naprendszer történetének korai időszakában viszont az égitest meleg vagy forró lehetett a folyamatos bombázás és a radioaktív anyagok bomláshője miatt, ezért a Ceres anyaga differenciálódott, belsejében kőzetekből álló mag alakult ki, amelyet a kisebb sűrűségű, külső réteg vett körül. Elképzelhető, hogy valaha az egész égitestet óceán (vagy legalábbis sós sár) borította. A Nap melege hatására az egyenlítői vidékeken erősebb volt a párolgás, ezért a felszíni víz a pólusok vidékére koncentrálódott.

A planetológusok szerint a Ceres kőzetekből álló magja és agyagásványokban gazdag kérge között nagy mennyiségű vízjég található. (Kép: NASA / JPL)

Mindamellett, a Ceres felszínén kevés jég található. A fehér foltokról már bebizonyosodott, hogy nem jégből állnak (korábban ez is lehetséges magyarázatként jött szóba), hanem sólerakódások. (Az Occator-kráterben található foltoknak időközben a Nemzetközi Csillagászati Unió már nevet is adott, eszerint a legnagyobb folt a Cerealia Facula, míg a kisebbek együttesen a Vinalia Faculae nevet kapták.) Néhány kráterben azért előfordul jég is, ilyen például az Oxo-kráter és a sarkvidékeken több száz kisebb kráter. A kutatók szerint ezek hidegcsapdaként működnek (mert belsejükbe nem süt be a Nap), így a Ceres felszínén másutt elpárolgó víz ezekben gyűlhet össze.