Die Modellierung zeigt, wie der Zwergplanet Ceres unerwartete geologische Aktivitäten antreibt

Lange Zeit war unsere Sicht auf Ceres verschwommen, sagte Scott King, Geowissenschaftler am Virginia Tech College of Science. Ceres, ein Zwergplanet und größter Körper, der im Asteroidengürtel gefunden wurde – der Region zwischen Jupiter und Mars, die mit Hunderttausenden von Asteroiden übersät ist – hatte in bestehenden Teleskopbeobachtungen von der Erde aus keine unterscheidbaren Oberflächenmerkmale.

Dann, im Jahr 2015, kam die verschwommene Kugel, die Ceres war, in Sicht. Diese Aussicht war für Wissenschaftler wie King atemberaubend. Daten und Bilder, die von der Dawn-Mission der NASA gesammelt wurden, ergaben ein klareres Bild der Oberfläche, einschließlich ihrer Zusammensetzung und Strukturen, die unerwartete geologische Aktivitäten enthüllten.

Wissenschaftler hatten die allgemeine Größe von Ceres in früheren Beobachtungen gesehen. Es war so klein, dass angenommen wurde, dass es inaktiv ist. Stattdessen entdeckte Dawn ein großes Plateau auf einer Seite von Ceres, das einen Bruchteil des Zwergplaneten bedeckte, ähnlich dem, was ein Kontinent auf der Erde einnehmen könnte. Um ihn herum waren Brüche in Felsen, die an einer Stelle gehäuft waren. Und es gab sichtbare Spuren einer Ozeanwelt: Ablagerungen überall auf der Oberfläche, wo Mineralien kondensiert waren, als Wasser verdunstete – das Zeichen eines eiskalten Ozeans.

King, Professor am Department of Geosciences, der hauptsächlich größere Körper wie Planeten untersucht, wollte wissen, wie ein so kleiner Körper wie Ceres die Wärme erzeugen kann, die für diese Art von geologischer Aktivität erforderlich ist, und wie die von ihm aufgenommenen Oberflächenmerkmale erklärt werden können Dämmerung.

Durch Modellierung fanden er und ein Team von Wissenschaftlern mehrerer Universitäten sowie des United States Geological Survey und des Planetary Science Institute heraus, dass der Zerfall radioaktiver Elemente im Inneren von Ceres es aktiv halten könnte. Ihre Ergebnisse wurden kürzlich in AGU Advances veröffentlicht.

Kings Studien großer Planeten wie Erde, Venus und Mars hatten ihm immer gezeigt, dass Planeten am Anfang heiß sind. Die Kollision zwischen Objekten, die einen Planeten bilden, erzeugt diese anfängliche Wärme. Ceres hingegen wurde nie groß genug, um ein Planet zu werden und auf die gleiche Weise Wärme zu erzeugen, sagte King. Um herauszufinden, wie es immer noch genug Wärme erzeugen kann, um geologische Aktivitäten anzutreiben, verwendete er Theorien und Computerwerkzeuge, die zuvor auf größere Planeten angewendet wurden, um das Innere von Ceres zu untersuchen, und er suchte nach Beweisen, die seine Modelle in den Daten der Dawn-Mission stützen könnten.

Das Modell des Teams des Inneren des Zwergplaneten zeigte eine einzigartige Abfolge: Ceres begann kalt und erwärmte sich aufgrund des Zerfalls radioaktiver Elemente wie Uran und Thorium – das allein ausreichte, um seine Aktivität anzutreiben – bis das Innere instabil wurde.

„Was ich im Modell sehen würde, ist, dass plötzlich ein Teil des Innenraums anfangen würde, sich aufzuheizen und sich nach oben zu bewegen, und dann würde sich der andere Teil nach unten bewegen“, sagte King.

Diese Instabilität könnte einige der Oberflächenmerkmale erklären, die sich auf Ceres gebildet hatten, wie die Dawn-Mission enthüllte. Das große Plateau hatte sich nur auf einer Seite von Ceres gebildet, auf der anderen Seite war nichts, und die Brüche waren an einer einzigen Stelle darum herum gehäuft. Die Konzentration von Merkmalen in einer Hemisphäre signalisierte King, dass eine Instabilität aufgetreten war und sichtbare Auswirkungen hinterlassen hatte.

„Es stellte sich heraus, dass man im Modell zeigen konnte, dass dort, wo eine Hemisphäre diese Instabilität aufwies, dies zu einer Ausdehnung an der Oberfläche führte, und es stimmte mit diesen Bruchmustern überein“, sagte King.

Basierend auf dem Modell des Teams folgte Ceres nicht dem typischen Muster eines Planeten von zuerst heiß und dann kühl, sondern mit seinem eigenen Muster von kühl, heiß und wieder kühl. „Was wir in diesem Artikel gezeigt haben, ist, dass die radiogene Erwärmung allein ausreicht, um eine interessante Geologie zu schaffen“, sagte King.

Ähnlichkeiten zu Ceres sieht er in den Monden des Uranus, die kürzlich in einer von der NASA und der National Science Foundation in Auftrag gegebenen Studie als hohe Priorität für eine große Robotermission eingestuft wurden. Mit zusätzlichen Verbesserungen am Modell freut er sich darauf, auch deren Innenräume zu erkunden.

„Einige dieser Monde unterscheiden sich in der Größe nicht allzu sehr von Ceres“, sagte King. „Ich denke, die Anwendung des Modells wäre wirklich spannend.“