Wnętrze Ceres nie jest widoczne na dziesiątkach tysięcy zdjęć przesłanych na Ziemię przez sondę Dawn, jednak naukowcy mają olbrzymie ilości danych pozwalających na badanie wewnętrznej budowy tego obiektu – są to informacje o ruchu własnym sondy Dawn.
Z uwagi na fakt, że to grawitacja określa orbitę sondy wokół Ceres, naukowcy mogą mierzyć odchylenia w polu grawitacyjnym Ceres poprzez śledzenie delikatnych zmian ruchu własnego sondy. Wykorzystując dane zebrane przez sondę Dawn naukowcy stworzyli mapę odchyleń pola grawitacyjnego Ceres. Wyniki badań zostały opublikowane w periodyku Nature i posłużą do dalszego badania struktury wewnętrznej Ceres.
“Nowe dane wskazują, że Ceres charakteryzuje się niską gęstością wnętrza, a woda i inne lekkie materiały częściowo oddzieliły się od skały na wczesnych etapach historii Ceres,” mówi Ryan Park, główny autor badań i kierownik grupy dynamiki Układu Słonecznego w NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie.
Pole grawitacyjne Ceres mierzone jest poprzez monitorowanie sygnałów radiowych wysłanych do sondy Dawn, a następnie otrzymanych na Ziemi – za pomocą sieci Deep Space Network. Owa sieć składa się z trzech dużych anten komunikujących się z sondami, a znajdujących się w trzech różnych miejscach na świecie. Na podstawie tych sygnałów naukowcy mogą określić prędkość sondy z dokładnością do 0,1 milimetra na sekundę, a dzięki temu opisać pole grawitacyjne wokół Ceres.
Ceres charakteryzuje się szczególną właściwością – tzw. równowagą hydrostatyczną, która została potwierdzona w tym badaniu. Oznacza to, że wnętrze Ceres jest na tyle elastyczne, że na jej kształt duży wpływ miała jej rotacja wokół własnej osi obrotu. Naukowcy doszli do tego wniosku porównując pole grawitacyjne Ceres z kształtem tego obiektu. Równowaga hydrostatyczna Ceres to jeden z powodów, dla których astronomowie w 2006 roku uznali, że Ceres to planeta karłowata.
Dane wskazują, że Ceres uległa “różnicowaniu”, co z kolei oznacza, że w przekroju można wydzielić różniące się między sobą składem chemicznym warstwy. Najgęstsza warstwa materii znajduje się w jądrze Ceres. Naukowcy odkryli także, zgodnie z przewidywaniami, że Ceres ma dużo mniejszą gęstość niż Ziemia, Księżyc, planetoida Westa i inne ciała Układu Słonecznego. Co więcej, od dawna uważano, że wnętrze Ceres składa się z materii o niskiej gęstości takiej jak np. lód wodny. W badaniach potwierdzono, że woda faktycznie oddzieliła się od materii stałej i wraz z innymi lekkimi materiałami stworzyła osobną warstwę.
“Odkryliśmy, że podział między poszczególnymi warstwami jest mniej wyraźny we wnętrzu Ceres niż we wnętrzu Księżyca i innych planet Układu Słonecznego,” mówi Park. “Ziemia ze swoim metalicznym jądrem, pół-płynnym płaszczem i i zewnętrzną skorupą ma wyraźniej oddzielone warstwy niż Ceres,” mówi Park.
Naukowcy odkryli także, że obszary położone nieco wyżej na Ceres odkształcają masy we wnętrzu. To to samo zjawisko, które widzimy w przypadku statków unoszących się na wodzie: ilość odkształconej wody zależy bezpośrednio od masy statku. Podobnie, naukowcy zauważyli, że elastyczny płaszcz we wnętrzu Ceres rozpychany jest na boki przez masywy górskie i inne wyniesienia najbardziej zewnętrznej warstwy Ceres. Tego typu zjawisko obserwowano na innych planetach, także na Ziemi, ale to pierwsze obserwacje tego typu w przypadku Ceres.
Wewnętrzna struktura gęstości, opierająca się na nowych danych dotyczących grawitacji, mówi naukowcom o tym jakie procesy wewnętrzne mogły mieć miejsce na wczesnych etapach historii Ceres. Połączenie tych nowych informacji z wcześniejszymi danymi z sondy Dawn dotyczącymi składu chemicznego powierzchni Ceres umożliwia odtworzenie tej historii: woda musiała się przemieszczać na wczesnych etapach historii pod powierzchnią Ceres, jednak wnętrze nigdy nie osiągnęło temperatury niezbędnej do stopienia krzemianów oraz uformowania się metalicznego jądra.
Źródło: NASA