Izolująca skorupa utrzymywała kriomagmę w stanie ciekłym przez miliony lat na Ceres?

Jasne kropki w kraterze Occator na powierzchni planety karłowatej Ceres. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Sonda Dawn do planety karłowatej Ceres odkryła rewelacyjne, białe kropki na powierzchni tego ciała, które okazały się depozytami soli. Nowe badania przeprowadzone przez badaczy z University of Texas w Austin we współpracy z Jet Propulsion Lab (JPL) skupiają się na czynnikach, które wpływały na aktywność wulkaniczną, która uformowała charakterystyczne kropki, a które mogły odgrywać kluczową rolę w tworzeniu składników życia na innych planetach.

Wulkany na Ceres to kriowulkany czyli typ wulkanów, które powstają na obiektach planetarnych z lodowymi skorupami, które z kolei wynoszą słoną wodę, tzw. kriomagmę ze zbiorników podpowierzchniowych na powierzchnię. Naukowcy uważają, że kriowulkany na Europie, jednym z lodowych księżyców Jowisza, mogą wspomagać procesy mieszania chemicznego, które z kolei mogą prowadzić do powstania złożonych związków chemicznych niezbędnych do życia. Wiedza o tym jak te wulkany działały na Ceres – który jest nieco prostszym geologicznie środowiskiem niż Europa – może pomóc naukowcom w określeniu głównych sił napędzających ich aktywność.

“Kriowulkanizm zdaje się być naprawdę ważnym procesem w naszych poszukiwaniach życia” mówi główny autor opracowania Marc Hesse z UT Jackson School of Geosciences. “Dlatego też staramy się zrozumieć te skorupy lodowe i ich zachowanie”.

Ostateczna wersja artykułu została opublikowana online 8 litego w periodyku Geophysical Research Letters.

Przy średnicy 946 kilometrów Ceres jest największym obiektem planetarnym Pasa Planetoid rozciągającego się między orbitami Marsa i Jowisza. Uformowana miliardy lat temu ze skał i lodu, z dala od wpływu innych planet, według naukowców Ceres już dawno temu zakończyła okres aktywnej geologii. Jednak misja sondy Dawn zmieniła te poglądy, gdy na Ziemię dotarły zdjęcia jasnych, białych kropek znajdujących się na dnie kraterów uderzeniowych. Okazało się, że owe kropki stanowią pozostałości po kriomagmie.

Położenie kropek w centrum lub w pobliżu centrum basenów uderzeniowych wskazuje, że ciepło i energia uderzenia meteorytów mogły uruchamiać procesy geologiczne na Ceres, prowadząc do powstawania zbiorników kriomagmy, która wyciekała na powierzchnię przez szczeliny w dnie kraterów uderzeniowych.

W ramach nowych badań naukowcy przyjrzeli się konkretnie depozytom znajdującym się na dnie 150-kilometrowej średnicy krateru Occator, który powstał około 20 milionów lat temu. Niemniej jednak depozyty mają jedynie około 4 milionów lat, co wskazuje na relatywnie niedawne powstanie w skali geologicznej. Wcześniejsze badania prowadzone przez innych naukowców pozwoliły stwierdzić, że warunki panujące na Ceres nie umożliwiałyby, aby kriomagma powstała wskutek zderzenia prowadzącego do powstania krateru Occator istniała dłużej niż przez 400 000 lat.

Krater Occator na Ceres z centralny jasnym obszarem Cerealia Facula. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Rozbieżność co do wieku depozytów soli i wieku uderzenia prowadzi do pytania: W jaki sposób zbiornik stopionej wody mógł przetrwać w stanie ciekłym przez miliony lat po uderzeniu w geologicznie nieaktywnym globie?

W swoim nowym artykule naukowym, Hesse i Castillo-Rogez byli w stanie znacząco wydłużyć czas życia kriomagmy uwzględniając bardziej aktualne szczegóły dotyczące chemii i fizyki skorupy Ceres.

“Trudno jest utrzymać wodę w stanie ciekłym tak blisko powierzchni” mówi Castillo-Rogez. “Jednak nasz nowy model uwzględnia materię wewnątrz skorupy, która działa niczym izolator, co zgadza się z wynikami obserwacji prowadzonych przez sondę Dawn”.

Najnowsze obliczenia wskazują, że kriomagma w kraterze Occator mogła istnieć przez nawet 10 milionów lat czyli czas, który całkowicie nie zamyka przedziału między zderzeniem, a wypłynięciem na powierzchnię, ale który wskazuje, że dodatkowe dane pomagają opracować bardziej realistyczną historię chłodzenia.

“Teraz kiedy zaczynamy uwzględniać te wszystkie negatywne czynniki chłodzące – fakt uwalniania ciepła utajonego, fakt, że ogrzewanie skorupy prowadzi do zmniejszenia jej zdolności przewodzenia – można stwierdzić, że jeżeli brakuje nam tylko kilku milionów lat, to może uda nam się wszystko poskładać” mówi Hesse.

Jennifer Scully, planetolożka z JPL badająca Ceres, ale nie biorąca udziału w tych badaniach, stwierdziła, że najnowsze wyniki stanowią znaczący wkład w rozwiązywanie zagadki geologicznej historii Ceres.

“Badacze wykorzystali bardziej aktualne dane do stworzenia swojego modelu” mówi Scully. “W przyszłości pozwoli nam to sprawdzić czy wszystkie materiały związane z obserwowanymi depozytami można wytłumaczyć zderzeniem czy też wymagają one głębszego źródła. To duży krok we właściwą stronę na drodze do znalezienia odpowiedzi na to pytanie”.

Źródło: UT Austin

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1029/2018GL080327

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.