Asteroit Ceres’in genç soğuk tuzaklarının tarihi

Güneş sistemimizdeki en büyük asteroit olan Ceres’in karanlık bir sırrı var: kutuplarına yakın, kalıcı olarak gölgelenen kraterlerde son derece genç buz birikintileri. Eğer bu size belli belirsiz tanıdık geliyorsa, bunun nedeni ayımız ve Merkür gezegenimizin de kutuplarda onlarca yıldır incelenen bu tür buz birikintilerine sahip olmasıdır.

“Ceres için hikaye, 2016 yılında Ceres’in etrafında dönen Dawn uzay aracının bu kalıcı karanlık kraterlere bir göz atması ve bazılarında parlak buz birikintileri görmesi ile başladı.” diyen Norbert Schorghofer, “Tarihçe” kitabının baş yazarıdır. Ceres’in Geliştirilmiş Şekil Modellerine Dayalı Soğuk Tuzakları” görünür içinde Gezegensel Bilim Dergisi. PSI bilim insanları Robert Gaskell ve John Weirich ile NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi Bilim Adamı Erwan Mazarico makalenin ortak yazarlarıdır.

Schorghofer, “2016’daki keşif bir bilmeceyi ortaya çıkardı: Ceres’in kutup bölgelerindeki pek çok krater tüm yıl boyunca gölgede kalıyor – Ceres’te 4,6 Dünya yılı sürüyor – ve bu nedenle dondurucu derecede soğuk kalıyor, ancak yalnızca birkaçı buz birikintilerini barındırıyor.” dedi. . “Kısa bir süre sonra, başka bir keşif bunun nedeni hakkında bir ipucu verdi: Ceres’in dönme ekseni, Güneş ve Jüpiter’den gelen gelgitler nedeniyle her 24.000 yılda bir ileri geri salınır. Eksen eğimi yüksek olduğunda ve mevsimler kuvvetli olduğunda, yalnızca birkaç krater tüm yıl boyunca gölgede kalır. ve bunlar parlak buz birikintileri içeren kraterlerdir.”

Binlerce yıl önce kraterlerin içindeki gölgelerin ne kadar büyük olduğunu belirlemek için bilim insanları dijital yükseklik haritaları oluşturuyor ve ardından krater tabanlarına düşen gölgeleri teorik olarak yeniden oluşturmak için bunlarla ışın izleme hesaplamaları yapıyor. Sonuçlar ancak dayandıkları dijital şekil modelleri kadar güvenilirdir. Bu kraterlerin tabanlarının her zaman gölgede olduğunu, dolayısıyla ne kadar derin olduklarını ölçmenin kolay olmadığını unutmayın.

Dawn uzay aracı, gölgeli krater zeminlerindeki özellikleri ayırt edebilen çok hassas bir kameraya sahipti. Güneşli bölgelerin stereo görüntüleri genellikle güneşli bölgelerin dijital yükseklik haritalarını oluşturmak için kullanılır, ancak gölgeli arazilerin yükseklik haritasını oluşturmak nadiren üstlenilen bir zorluktur. Yeni çalışmanın bir parçası olarak PSI bilim insanı Robert Gaskell, stereo çift görüntünün gölgeli kısımlarında bile yükseklikleri yeniden oluşturmak için yeni bir teknik geliştirdi. Bu iyileştirilmiş yükseklik haritaları daha sonra soğuk, kalıcı olarak gölgelenen bölgelerin boyutunu tahmin etmek amacıyla ışın izleme için kullanılabilir.

Bu daha doğru haritalar şaşırtıcı bir sonuç ortaya çıkardı: Ceres, en son yaklaşık 14.000 yıl önce meydana gelen maksimum eksen eğimine ulaştığında, Ceres’teki hiçbir krater kalıcı olarak gölgede kalmamıştı ve içlerindeki herhangi bir buz hızla uzaya süblimleşmiş olmalı.

“Bu geriye tek bir makul açıklama bırakıyor: Buz birikintileri bundan daha yakın bir zamanda oluşmuş olmalı. Sonuçlar, bu buz birikintilerinin tamamının son 6.000 yıl veya daha kısa bir süre içinde birikmiş olması gerektiğini gösteriyor. Ceres’in 4 milyar yaşın çok üzerinde olduğu göz önüne alındığında, bu Oldukça genç bir yaş bu” dedi Schorghofer.

“Ceres buz açısından zengin bir nesne, ancak bu buzun neredeyse hiçbiri yüzeyde açığa çıkmıyor. Yukarıda bahsedilen kutup kraterleri ve kutup bölgelerinin dışındaki birkaç küçük parça buzla karşılaşan yegâne kısımlardır. Bununla birlikte, buz sığ derinliklerde her yerde bulunur; Schorghofer, PSI bilim insanı Tom Prettyman ve ekibi tarafından 2017’de keşfedildiğini ve küçük bir kuru çarpma tertibatının bile bu buzun bir kısmını buharlaştırabileceğini söyledi.

“Yaklaşık 6000 yıl önce bir asteroit parçası Ceres’e çarpmış olabilir ve bu da geçici bir su atmosferi yaratmış olabilir. Su atmosferi oluştuğunda, buz soğuk kutup kraterlerinde yoğunlaşarak bugün hala görebildiğimiz parlak birikintileri oluşturur. Alternatif olarak Schorghofer, buz birikintilerinin buz bakımından zengin malzeme çığları tarafından oluşmuş olabileceğini, her iki durumda da bu olayların yalnızca soğuk gölgeli kraterlerde hayatta kalacağını ekledi.

Çalışma aynı zamanda Ceres’teki bu olağandışı kraterlerde su buzu dışında başka buz türlerinin de sıkışmış olabileceği olasılığını da araştırdı. Ayımızda kutup kraterlerinin bazı kısımları o kadar soğuk ki CO2 bile₂ buz ve diğer birkaç kimyasal tür milyarlarca yıl boyunca bunların içinde kalabilir. Ceres güneşten daha uzakta olduğundan kutup kraterlerinin ayınkinden bile daha soğuk olması beklenebilir.

Schorghofer, Ceres’in kutup kraterlerinin içindeki sıcaklıkları hesapladı; bu daha önce hiç yapılmamış bir şeydi. Cevap şaşırtıcıydı: Her ne kadar bu kraterler su buzunu tutacak kadar soğuk olsa da, diğer yaygın buz türlerini tutamayacak kadar da sıcaklar.

Buna iki durum katkıda bulunuyor. Birincisi, Ceres’in şu anda 4 derece olan eksen eğimi, ayın 1,5 derecelik eğiminden daha yüksek, dolayısıyla krater kenarlarının çoğu güneş ışığı alıyor ve krater tabanına daha fazla ışık saçılıyor. İkincisi, bir kraterin neredeyse tam olarak güney kutbunun üzerinde yer aldığı Ay’ın aksine, Ceres’in kuzey kutbuna çok yakın, sürekli gölgelenen kraterleri yoktur. Bu nedenlerden dolayı Ceres’teki sıcaklıklar, ay yüzeyinin bazı kısımlarındaki kadar düşük değil.

Çalışma, gölgeli kraterlerin stereo görüntülerini kullanarak topoğrafyayı yeniden yapılandırmak için kullanılan yeni yöntemi açıklıyor, Ceres’in tüm kuzey kutup bölgesi için sürekli gölgeli bölgelerin yeni bir haritasını sağlıyor, parlak buz birikintilerine sahip kutup kraterleri içindeki sürekli gölgeli bölgelerin kapsamını belirliyor ve Bu kraterlerin iç kısımlarındaki sıcaklıkları tahmin ediyor.

Schorghofer, “Bu buz birikintilerinin tarihi ne olursa olsun, insan uygarlığından çok da eski olmayan olaylardan kaynaklanmıştır” dedi.