От океана к ледяному шару: как эволюционировала Церера?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Церера, единственная карликовая планета в поясе астероидов, долгое время хранила свои секреты под покровом ледяной коры. Миссия NASA «Dawn», которая провела несколько лет на орбите Цереры, собрала множество данных, но картина внутреннего строения этого небесного тела оставалась противоречивой. С одной стороны, морфология кратеров и гравитационные измерения указывали на высокое содержание льда в недрах, с другой — отсутствие заметной релаксации кратеров говорило об обратном.

Разгадка в «грязном» льду

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, предлагает элегантное решение этой загадки. Ученые применили модель, которая учитывает влияние примесей на движение границ зерен льда. Оказалось, что даже небольшое количество примесей (≥6%) способно значительно увеличить прочность ледяной коры, позволяя ей сохранять свою форму на протяжении миллиардов лет.

Разрез ледяной планеты, иллюстрация
Разрез ледяной планеты, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Моделирование прошлого

Исследователи провели серию симуляций, моделирующих релаксацию кратеров на Церере при различных вариантах внутреннего строения. Результаты показали, что равномерно распределенный лед с высоким содержанием примесей (≥90%) может объяснить сохранение кратеров на поверхности. Однако такая структура не согласуется с данными гравитационных измерений.

Лучшее соответствие наблюдениям обеспечивает модель, предполагающая постепенное уменьшение содержания льда с глубиной. В таком сценарии, верхние слои коры богаты льдом (до 90%), а по мере приближения к ядру примесей становится все больше, что делает лед менее подвижным.

a. Однородная кора толщиной 40 км. b. Двухслойная кора, в которой верхний слой более ледяной, чем нижний. В нашем моделировании толщина каждого слоя составляет 20 км. c, градационная кора, в которой содержание льда линейно уменьшается с глубиной. Однородная кора в a должна быть более богатой примесями, чем верхний слой, и более богатой льдом, чем нижний слой в b, чтобы оба сценария соответствовали гравитационным инверсиям Dawn. Градиент состава в c зависит от содержания льда в ближних недрах, чтобы соответствовать гравитационным инверсиям.
a. Однородная кора толщиной 40 км. b. Двухслойная кора, в которой верхний слой более ледяной, чем нижний. В нашем моделировании толщина каждого слоя составляет 20 км. c, градационная кора, в которой содержание льда линейно уменьшается с глубиной. Однородная кора в a должна быть более богатой примесями, чем верхний слой, и более богатой льдом, чем нижний слой в b, чтобы оба сценария соответствовали гравитационным инверсиям Dawn. Градиент состава в c зависит от содержания льда в ближних недрах, чтобы соответствовать гравитационным инверсиям.
Автор: Pamerleau, I.F., Sori, M.M. & Scully, J.E.C. An ancient and impure frozen ocean on Ceres implied by its ice-rich crust. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02350-4 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
Замерзший океан: наследие древности

Такое распределение льда и примесей хорошо согласуется с теорией образования Цереры путем замерзания древнего океана. По мере замерзания океана сверху вниз, примеси, присутствовавшие в воде, постепенно концентрировались в нижних слоях, формируя градиентную структуру коры.

Это моделирование проводилось в равномерно 90%-ной ледяной коре на экваторе и показывает полное вертикальное смещение после 1 Гр релаксации. Черные линии - это начальное состояние моделирования, а сплошной цвет показывает конечное состояние моделирования. В данном случае кратер обмелел всего на ~70 м с начальной глубины 2 400 м (видно сплошным цветом в центре кратера, немного смещенного от черной линии), что соответствует проценту релаксации <4%.
Это моделирование проводилось в равномерно 90%-ной ледяной коре на экваторе и показывает полное вертикальное смещение после 1 Гр релаксации. Черные линии — это начальное состояние моделирования, а сплошной цвет показывает конечное состояние моделирования. В данном случае кратер обмелел всего на ~70 м с начальной глубины 2 400 м (видно сплошным цветом в центре кратера, немного смещенного от черной линии), что соответствует проценту релаксации <4%.
Автор: Pamerleau, I.F., Sori, M.M. & Scully, J.E.C. An ancient and impure frozen ocean on Ceres implied by its ice-rich crust. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02350-4 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
Церера — не исключение?

Новое исследование меняет представление о Церере как о «нетипичном» ледяном теле. Возможно, эта карликовая планета не так уж сильно отличается от других ледяных миров Солнечной системы, таких как спутники Юпитера — Европа и Энцелад.

Будущее исследований

Полученные результаты открывают новые перспективы для изучения Цереры. Будущие миссии, оснащенные геофизическими приборами, смогут подтвердить или опровергнуть предложенную модель внутреннего строения. Изучение состава и распределения примесей в ледяной коре позволит лучше понять историю формирования и эволюции этой загадочной карликовой планеты.

Заключение

Церера, некогда считавшаяся «неудавшимся» ледяным миром, обретает новое лицо благодаря последним исследованиям. Возможно, эта карликовая планета хранит в своих недрах свидетельства древнего океана, который существовал миллиарды лет назад. Дальнейшие исследования помогут раскрыть тайны прошлого Цереры и пролить свет на эволюцию ледяных тел в Солнечной системе.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему кассетную деку «Вильма МП-215С» назвали приставкой, оставив внутри усилитель мощности

В советской системе классификации бытовой звукозаписывающей аппаратуры существовало четкое разделение сетевых кассетных устройств на две основные категории. К первой категории относились...

Стальной «паук» из Ташкента: зачем советскому трактору Т-28Х оставили три колеса и огромный почти метровый клиренс

Среди множества советских тракторов, работавших на полях страны, особняком стояла техника, созданная специально для хлопководческих регионов Средней Азии. Одна из таких машин, трактор Т-28Х, своей...

Астрономы открыли первую зеленую звезду и самое красное светило в истории: как физика сверхплотных атмосфер изменила оптические цвета белых карликов

Цвет любого светящегося космического объекта определяется законами термодинамики. Нагретое плотное вещество испускает электромагнитные волны в широком непрерывном диапазоне. Чем выше температура...

Тайный мегаполис в скалах Грузии: для чего был создан пещерный город Вардзия и почему он перестал быть тайным

В Грузии много интересных мест за пределами Тбилиси. Но почему-то половина этих мест оказывается скрытыми монастырями или же не менее скрытыми городами. Просто у местных, если пролистать...

ИИ-агенты изобрели общий язык: как машины научились описывать сложный мир без человека

Когда несколько автономных систем решают общую задачу, им необходим способ обмена информацией. В заводском цехе, на автоматизированном складе или в зоне ликвидации аварий роботам приходится...

Куда исчезают синицы зимой и как переживают морозную ночь

Днём синицы постоянно мелькают возле кормушки: хватают семечки, перебираются на соседние ветки и возвращаются за новой порцией. Но к сумеркам возле неё становится тихо. Птицы исчезают, хотя...