Na Ceres jest znacznie więcej materiału organicznego niż dotychczas sądzono

Ceres to planeta karłowata krążąca w pasie planetoid między orbitami Marsa i Jowisza. Ma około 1000 kilometrów średnicy i jest największym obiektem w pasie. Jest uznawana za najbardziej bogate w wodę ciało w wewnętrznym Układzie Słonecznym po Ziemi, co plasuje ją wśród światów oceanicznych. Ceres odkrył włoski astronom Giuseppe Piazzi, który uznał obiekt za ósmą planetę. Ósmą, bo Neptuna jeszcze wówczas nie znano. Z czasem okazało się, że jest jednym z wielu obiektów w rozległym skupisku kosmicznego gruzu między Marsem a Jowiszem.

W 2015 roku do Ceres zbliżyła się sonda Dawn i wykryła ślady aktywności geologicznej, w tym liczne kriowulkany. Ale dane zebrane przez sondę pozwoliły też na wykrycie kilku regionów bogatych w materiały organiczne. Naukowcy zastanawiali się, czy zostały one dostarczone na Ceres przez uderzające w nią obiekty, czy też powstały na planecie karłowatej. W nowych badaniach, które ukazały się na łamach pisma "The Planetary Science Journal", hiszpańscy naukowcy sugerują, że materiał organiczny uformował się wewnątrz Ceres.

Sonda Dawn została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w 2007 roku. Główny celem misji było zbadanie dwóch największych obiektów w pasie planetoid między Marsem a Jowiszem – planetoidy Westa oraz planety karłowatej Ceres. Sonda miała za zadanie określić kształt, rozmiary i masę obu obiektów. Miała również określić rozmiary ich jądra. To obiekty z wczesnej historii Układu Słonecznego, z czasów, kiedy powstawały światy podobne do naszej planety – Ziemi.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Sonda Dawn do Westy zbliżyła się w 2011 roku i jako pierwszy statek kosmiczny badała obiekt w pasie planetoid. Cztery lata później dotarła na orbitę Ceres stając się pierwszą sondą, która weszła na orbity dwóch ciał niebieskich. Również jako pierwsza wykonała badania planety karłowatej.

Pod koniec 2018 roku sonda zamilkła. Zabrakło jej paliwa do prawidłowej orientacji w przestrzeni, by skierować anteny ku Ziemi i nawiązać komunikację. Jednak zebrane przez nią dane znacznie poszerzyły naszą wiedzę o tych dwóch obiektach, zwłaszcza o Ceres. Dzięki tym informacjom naukowcy w 2017 roku potwierdzili istnienie bogatego w związki organiczne obszaru znajdującego się na północnej półkuli Ceres niedaleko krateru Eruntet. Ustalili też, że pod powierzchnią Ceres może znajdować się słony ocean, potencjalnie obejmujący nawet całą planetę karłowatą.

Hiszpańscy naukowcy w nowych badaniach przyglądnęli się związkom organicznym wykrytym w pobliżu krateru Ernutet. Odkrycie wywołało dyskusję na temat ich pochodzenia. Jedni zakładali, że materiały te zostały dostarczone na planetę karłowatą przez uderzenia bogatych w materię organiczną komet lub asteroid. Ale autorzy badań już w 2017 roku wskazywali, że związki te są nietrwałe i raczej musiały powstać na Ceres.

Naukowcy z Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) w Grenadzie w Hiszpanii w swoich pracach skupili się na tej drugiej możliwości sugerującej, że materiał organiczny uformował się wewnątrz Ceres, został przetransportowany na powierzchnię i zmagazynowany w zbiorniku osłoniętym przed promieniowaniem słonecznym. Wykorzystując dane z sondy Dawn zidentyfikowali 11 nieznanych dotąd regionów, wskazujących na istnienie wewnętrznego zbiornika materii organicznej na planecie karłowatej, co jest niezwykle intrygujące w kontekście potencjalnego podpowierzchniowego oceanu na tym obiekcie.

– Jeśli są to faktycznie materiały endogeniczne, potwierdzałoby to istnienie wewnętrznych źródeł energii, które mogłyby wspierać procesy biologiczne – wyjaśnia Juan Luis Rizos z IAA-CSIC, główny autor publikacji. – Ceres odegra kluczową rolę w przyszłej eksploracji kosmosu. Jej woda, obecna w postaci lodu, a prawdopodobnie także w postaci cieczy pod powierzchnią, sprawia, że ​​jest to intrygujące miejsce do eksploracji – dodaje.

Aby ustalić naturę odkrytych związków organicznych, hiszpański zespół astronomów w swoich pracach zastosował nowatorskie podejście, umożliwiające szczegółowe zbadanie powierzchni Ceres i analizę rozmieszczenia materiałów organicznych przy najwyższej możliwej rozdzielczości. Uczeni zastosowali technikę wykorzystywaną do interpretacji złożonych danych widmowych w celu scharakteryzowania związków w kraterze Ernutet. Następnie przeskanowali resztę powierzchni Ceres. Dzięki temu zidentyfikowali 11 nowych regionów o cechach sugerujących obecność związków organicznych.

Większość z tych obszarów znajduje się w pobliżu regionu równikowego Ernutet, gdzie były bardziej narażone na promieniowanie słoneczne niż materiały organiczne wcześniej zidentyfikowane w kraterze. Długotrwała ekspozycja na promieniowanie i wiatr słoneczny degraduje cechy widmowe materiałów organicznych, co może wyjaśniać ich słabe sygnały.

W swoich pracach astronomowie wykorzystali dane z kamery Framing Camera 2 sondy Dawn. Instrument ten dostarczył obrazy przestrzenne o wysokiej rozdzielczości przestrzennej, ale z niską rozdzielczością widmową. Przeprowadzili też dogłębną analizę widmową zidentyfikowanych 11 regionów za pomocą spektrometru obrazowania VIR sondy Dawn, który oferuje wysoką rozdzielczość widmową, ale przy niższej rozdzielczości przestrzennej. Połączenie danych z obu instrumentów było kluczowe dla tego odkrycia.

Najsilniejszy sygnał związków organicznych spośród zidentyfikowanych 11 obszarów pochodził z regionu między basenami Urvara i Yalode. To obszar naznaczony uderzeniami meteorytów, co sugeruje, że być może związki organiczne pochodzą ze źródeł podpowierzchniowych i są odsłaniane dopiero podczas kosmicznych uderzeń. – Te uderzenia były najgwałtowniejsze, jakich doświadczyła Ceres, więc materiał musi pochodzić z głębszych regionów niż materiał wyrzucony z innych basenów lub kraterów. Jeśli obecność związków organicznych zostanie potwierdzona, ich pochodzenie nie pozostawia wątpliwości, że te związki są materiałami endogennymi – podkreśla Rizos.

W powiązanej z tymi odkryciami publikacji włoskich naukowców, która ukazała się na łamach pisma "Science Advances", uczeni wykazali w eksperymentach laboratoryjnych, że związki organiczne ulegają degradacji szybciej pod wpływem promieniowania słonecznego, niż wcześniej szacowano.

Biorąc pod uwagę wykryte ilości materii organicznej oraz ustalone poziomy jej degradacji, naukowcy zasugerowali, że pod powierzchnią Ceres musi znajdować się duża ilość materiału organicznego. Oszacowali, że Ceres w przeszłości miała od dwóch do nawet 30 razy więcej materiału organicznego niż wykryła sonda Dawn. To znacznie więcej, niż mogłaby przynieść asteroida.

– Koncepcja zbiornika organicznego w tak odległym miejscu jak Ceres podnosi prawdopodobieństwo, że podobne warunki mogą istnieć na innych ciałach Układu Słonecznego. Bez wątpienia w niedalekiej przyszłości Ceres zostanie ponownie odwiedzona przez nowe sondy, a nasze badania będą kluczowe w określeniu strategii obserwacyjnej dla tych misji – podsumowuje Rizos.

Źródło: Instituto de Astrofísica de Andalucía, IFLScience