Οι αστρονόμοι από καιρό ενδιαφέρονται για τη σύσταση του μεγαλύτερου σώματος της ζώνης των αστεροειδών.
Όταν εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 1801, η Δήμητρα φαινόταν ξηρή και βραχώδης, με την επιφάνειά της να είναι σημαδεμένη από κρατήρες και βαθουλώματα. Για χρόνια, αυτή η άποψη παρέμεινε ισχυρή. Οι περισσότεροι πίστευαν ότι η Δήμητρα περιείχε λιγότερο από 30% πάγο και ήταν πολύ συμπαγής για να περιέχει μεγάλη ποσότητα νερού.
Αυτή η ιδέα μπορεί πλέον να είναι ξεπερασμένη. Νέα ευρήματα υποδηλώνουν ότι ο Ceres μπορεί να είναι πολύ πιο παγωμένος από ό,τι είχαν υποθέσει οι επιστήμονες. Νέα έρευνα δείχνει ένα παγωμένο παρελθόν, όπου ο νάνος πλανήτης μπορεί να ήταν κάποτε ένας λασπωμένος ωκεανός.
Η αναθεωρημένη θεωρία θέτει υπό αμφισβήτηση τις προηγούμενες πεποιθήσεις για την ξηρή, βραχώδη φύση του. Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Purdue και το Εργαστήριο Προώθησης Αεριωθούμενων της NASA βρίσκεται πίσω από αυτή την ανακάλυψη.
Η μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy, προτείνει ότι έως και το 90% των εξωτερικών στρωμάτων του Ceres μπορεί να είναι πάγος. Αντί για στερεό βράχο, πιστεύουν ότι ο φλοιός είναι βρώμικος πάγος, που σχηματίστηκε όταν ένας λασπωμένος, λάσπης ωκεανός πάγωσε με την πάροδο του χρόνου.
Ο διδακτορικός φοιτητής Ian Pamerleau και ο επίκουρος καθηγητής Mike Sori ηγήθηκαν της έρευνας. Και οι δύο είναι μέλη του Τμήματος Επιστημών της Γης, της Ατμόσφαιρας και των Πλανητών του Πανεπιστημίου Purdue.
Ανέπτυξαν υπολογιστικές προσομοιώσεις για να εξετάσουν πώς έχει αλλάξει η επιφάνεια του Ceres κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών. Τα αποτελέσματά τους υποδηλώνουν την ύπαρξη ενός κρυμμένου στρώματος αντοχής κάτω από το παγωμένο κέλυφος του νάνου πλανήτη.
Ο Sori εξήγησε: «Πιστεύουμε ότι υπάρχει πολύ νερό σε μορφή πάγου κοντά στην επιφάνεια του Ceres και ότι γίνεται σταδιακά λιγότερο παγωμένο όσο προχωράμε όλο και πιο βαθιά». Πρόσθεσε ότι τα προηγούμενα μοντέλα δεν έλαβαν υπόψη πόσο ισχυρά μπορούν να είναι τα παγωμένα μείγματα. Οι επιστήμονες πίστευαν κάποτε ότι οι κρατήρες σε ένα σώμα πλούσιο σε πάγο θα παραμορφώνονταν γρήγορα, συμπεριφερόμενοι σαν μέλι ή ρέοντες παγετώνες.
Όμως, όταν αναμιγνύεται με λίγη στερεή πέτρα, ο πάγος συμπεριφέρεται διαφορετικά. «Ακόμη και τα στερεά ρέουν σε μεγάλες χρονικές κλίμακες», είπε ο Pamerleau. «Ο πάγος ρέει πιο εύκολα από την πέτρα. Οι κρατήρες έχουν βαθιά κοιλώματα που παράγουν υψηλές τάσεις, οι οποίες στη συνέχεια χαλαρώνουν σε μια κατάσταση χαμηλότερης τάσης, με αποτέλεσμα ένα ρηχότερο κοίλωμα μέσω της ροής σε στερεή κατάσταση». Τα μοντέλα τους δείχνουν ότι αυτά τα σχήματα κρατήρων μπορούν να παραμείνουν σταθερά για δισεκατομμύρια χρόνια, αναδιαμορφώνοντας όσα γνωρίζουμε για τους παγωμένους κόσμους.
Επεσήμανε ότι η αποστολή Dawn της NASA είχε αρχικά καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ο Ceres δεν μπορούσε να είναι πολύ παγωμένος, λόγω της έλλειψης ρηχών κρατήρων. Ωστόσο, οι νέες προσομοιώσεις τους εξηγούν πώς ένα μείγμα πάγου και βράχου μπορεί να προκαλέσει τη ροή ενός πλούσιου παγωμένου φλοιού τόσο αργά, ώστε οι κρατήρες να μην φαίνονται να αλλάζουν πολύ σε δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η καλύτερη εξήγηση για την απουσία χαλάρωσης των κρατήρων ήταν μια κρούστα με βαθμιαία μεταβολή, όπου υπάρχει υψηλή συγκέντρωση πάγου κοντά στην επιφάνεια, η οποία μειώνεται σταδιακά με το βάθος. Αυτή η δομή θα εμπόδιζε σημαντική παραμόρφωση, διατηρώντας τους βαθιούς κρατήρες που βλέπουμε σήμερα.
Τα ευρήματα υποστηρίζουν επίσης την ιδέα ότι ο Ceres ήταν κάποτε ένας ωκεάνιος κόσμος, παρόμοιος με τον φεγγάρι του Δία Europa ή τον φεγγάρι του Κρόνου Enceladus, αλλά με πιο βρώμικη και λασπώδη σύνθεση.
Ο Sori τονίζει πώς αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει την κατανόησή μας για τα παγωμένα σώματα στο ηλιακό σύστημα. Σημείωσε: «Ο Ceres είναι το μεγαλύτερο αντικείμενο στη ζώνη των αστεροειδών και ένας νάνος πλανήτης. Νομίζω ότι μερικές φορές οι άνθρωποι σκέφτονται τα μικρά, άμορφα αντικείμενα ως αστεροειδείς (και τα περισσότερα από αυτά είναι!), αλλά ο Ceres μοιάζει πραγματικά περισσότερο με πλανήτη». Η Ceres έχει διάμετρο περίπου 950 χιλιόμετρα και χαρακτηριστικά κοινά με μεγαλύτερα πλανητικά σώματα, όπως κρατήρες, ηφαίστεια και κατολισθήσεις.
Η ανακάλυψη βασίζεται σε δεδομένα από την αποστολή Dawn της NASA, η οποία τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον Ceres και τον πρωτοπλανήτη Vesta. Η Dawn εκτοξεύθηκε το 2007 και έφτασε στον Ceres το 2015, συνεχίζοντας να περιστρέφεται γύρω από τον νάνο πλανήτη μέχρι το τέλος της αποστολής το 2018. Το διαστημικό σκάφος παρείχε κρίσιμα δεδομένα που βοήθησαν τους ερευνητές να βελτιώσουν τα μοντέλα τους για την επιφάνεια και το εσωτερικό του Ceres.
«Χρησιμοποιήσαμε πολλαπλές παρατηρήσεις που έγιναν με δεδομένα της Dawn ως κίνητρο για την εύρεση ενός πλούσιου σε πάγο φλοιού που αντιστάθηκε στη χαλάρωση των κρατήρων στον Ceres», δήλωσε ο Pamerleau. Χαρακτηριστικά όπως κοιλώματα, θόλοι και κατολισθήσεις στην επιφάνεια του Ceres υποδηλώνουν την παρουσία πάγου κοντά στον υπόγειο φλοιό. Τα φασματογραφικά δεδομένα της Dawn έδειξαν επίσης πάγο κάτω από το ρεγολίθιο του Ceres, ενώ τα δεδομένα βαρύτητας έδειξαν πυκνότητα κοντά σε αυτή του ακάθαρτου πάγου. Οι ερευνητές έλαβαν ακόμη και τοπογραφικά προφίλ κρατήρων για να μοντελοποιήσουν τις προσομοιώσεις τους με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Ο Sori σχολίασε τη σημασία του Ceres ως στόχου για την εξερεύνηση πλανητών. Ως ο μεγαλύτερος αστεροειδής και πιθανός ωκεάνιος κόσμος, ο Ceres ήταν ένας συναρπαστικός υποψήφιος για αποστολή διαστημικού σκάφους. Η εγγύτητά του με τη Γη και η μοναδική του σύνθεση τον καθιστούν ένα πολύτιμο σημείο σύγκρισης με τους ωκεάνιους δορυφόρους του εξωτερικού ηλιακού συστήματος, όπως η Ευρώπη και ο Ενκελάδος.
«Για μένα, το συναρπαστικό σε όλα αυτά, αν έχουμε δίκιο, είναι ότι έχουμε έναν παγωμένο ωκεάνιο κόσμο πολύ κοντά στη Γη», είπε ο Sori. «Ο Ceres μπορεί να είναι ένα πολύτιμο σημείο σύγκρισης για τους παγωμένους φεγγάρια με ωκεανούς του εξωτερικού ηλιακού συστήματος, όπως η Ευρώπη του Δία και ο Ενκελάδος του Κρόνου. Πιστεύουμε ότι ο Ceres είναι επομένως ο πιο προσβάσιμος παγωμένος κόσμος στο σύμπαν. Αυτό τον καθιστά έναν εξαιρετικό στόχο για μελλοντικές αποστολές διαστημικών σκαφών».
Τα φωτεινά χαρακτηριστικά στην επιφάνεια του Ceres θεωρούνται υπολείμματα του παγωμένου ωκεανού του, ο οποίος τώρα είναι σχεδόν ή εντελώς παγωμένος και έχει εκραγεί στην επιφάνεια. Αυτές οι περιοχές θα μπορούσαν να παρέχουν πολύτιμο υλικό για μελλοντικές αποστολές με σκοπό τη συλλογή δειγμάτων από έναν αρχαίο ωκεάνιο κόσμο. Όπως λέει ο Sori, «Έχουμε ένα μέρος για να συλλέξουμε δείγματα από τον ωκεανό ενός αρχαίου ωκεάνιου κόσμου, στο οποίο δεν είναι πολύ δύσκολο να στείλουμε ένα διαστημικό σκάφος».
Η έρευνα αυτή ανοίγει νέες δυνατότητες για την εξερεύνηση του Ceres και άλλων παγωμένων σωμάτων στο ηλιακό σύστημα, προσφέροντας πληροφορίες για την ιστορία αυτών των μακρινών κόσμων και το ενδεχόμενο να φιλοξενούν ωκεανούς κάτω από την επιφάνειά τους.
