Überraschend aktiver Zwergplanet

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Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Raumsonde Dawn liefert Hinweise auf salzhaltigen Wasserozean unter der Oberfläche von Ceres.

Der Zwergplanet Ceres besaß ursprünglich einen globalen Ozean – der sich teilweise dank eines hohen Salzgehalts bis heute unter der Oberfläche des Himmelskörpers erhalten haben könnte. Das zeigen die Aufnahmen und Messungen der US-amerikanischen Raumsonde Dawn, die seit 2015 Ceres umkreist.

Im Zentrum des Kraters Occator dringt offenbar sogar bis in die heutige Zeit Salzwasser an die Oberfläche, berichten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler in einer ganzen Serie von Veröffentlichungen in den Fachblättern „Nature Astronomy“, „Nature Geoscience“ und „Nature Communications“.

Ceres ist mit einem Äquatordurchmesser von 964 Kilometern das größte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Da er zwar deutlich abgeplattet ist – sein Poldurchmesser beträgt 892 Kilometer –, aber über ausreichend Masse verfügt, um durch seine Eigengravitation eine annähernd runde Form zu erhalten, gilt er nicht als Asteroid, sondern als Zwergplanet. Nach einem längeren Aufenthalt bei dem Asteroiden Vesta erreichte die 2007 gestartete Raumsonde Dawn am 6. März 2015 Ceres und umrundete den Zwergplaneten zunächst auf einer weiten, elliptischen Umlaufbahn. Im November 2015 wurde der Orbit dann auf eine Höhe von etwa 50 Kilometer abgesenkt, um hochaufgelöste Bilder und Daten der Oberfläche zu liefern. Am 1. November endete die Mission, da nicht nur der Treibstoff verbraucht war, sondern auch die Stromversorgung zusammenbrach und damit auch der Funkkontakt zur Erde abriss.

Da Ceres zweieinhalb bis drei Mal weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde und auf seiner Oberfläche eine Durchschnittstemperatur von etwa minus 100 Grad Celsius herrscht, hatten die Forscher eine geologisch inaktive, trockene Welt erwartet. Doch die von Dawn zur Erde gefunkten Bilder und Daten sorgten für eine Überraschung. „Die Oberfläche und der innere Aufbau von Ceres deuten auf globale Veränderungen durch Wasser, also auf die Existenz eines Ozeans in der Vergangenheit“, schreiben Maria Cristina De Sanctis vom Nationalen Institut für Astrophysik in Rom und ihre Kollegen. Doch das war längst nicht alles, wie die hochaufgelösten Daten aus der niedrigeren Umlaufbahn offenbarten. „Ceres zeigt Anzeichen für kryovulkanische Aktivität während seiner gesamten Geschichte bis in die heutige Zeit hinein“, so Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen und seine Kollegen.

Und das ist überraschend, denn selbst wenn Ceres zunächst einen globalen Ozean besaß, sollte dieser, so die ursprünglichen Überlegungen der Forscher, bis heute längst gefroren sein. Denn im Gegensatz etwa zu den großen Monden der Planeten Jupiter und Saturn, unter deren Krusten sich möglicherweise Wasserozeane befinden, gibt es für Ceres keine Wärmequelle durch Gezeitenkräfte eines nahen Riesenplaneten. Von Dawn beobachtete Ablagerungen auf der Oberfläche lieferten die Lösung: Offenbar spielen Salze – insbesondere Chlorsalze – eine entscheidende Rolle dabei, das Wasser unter der Oberfläche von Ceres selbst bei extrem niedrigen Temperaturen flüssig zu halten.

Eine wichtige Rolle bei der Erforschung von Ceres spielt der vor 20 Millionen Jahren durch einen Asteroideneinschlag entstandene Krater Occator. Er hat einen Durchmesser von 92 Kilometern und ist mit mehreren auffallend hellen Flecken eine der hervorstechendsten Strukturen auf Ceres. Die durch den Einschlag erzeugte Hitze könnte unter der Oberfläche liegendes Eis aufgetaut und zum Teil über die gesamte Oberfläche von Ceres verteilt haben – und damit für die überall nachgewiesenen Salzablagerungen verantwortlich sein. Nicht in dieses Bild passen jedoch die extrem hellen Flecken im Zentrum des Kraters: Hierbei handelt es sich um hydratisierte Chlorsalze – Salz also, in deren Kristallgitter Wassermoleküle eingebunden sind.

Doch solche Salze dehydrieren relativ schnell, sie müssen also erst in jüngster Zeit an die Oberfläche gedrungen sein, so die Forscher. Tatsächlich finden sich die hydratisierten Chlorsalze in besonders hoher Konzentration gerade an der Spitze einer Erhebung im Zentrum des Kraters nahe einem System von radialen Rissen in der Kruste von Ceres. „Die räumliche Verteilung der hydratisierten Chlorsalze deutet darauf hin, dass es sich um Ablagerungen von aus der Tiefe stammendem, stark salzhaltigem Wasser handelt, dass bis heute aus dem Inneren aufsteigt“, so De Sanctis und ihre Kollegen.

Und auch die Messungen der genauen Form und der lokalen Gravitation von Ceres durch die Raumsonde Dawn zeigen, dass der Himmelskörper eine komplexe innere Struktur mit einem in Teilen möglicherweise bis heute existierenden Ozean unter der Kruste besitzt. Während der hohe Salzgehalt dafür sorgt, dass das Wasser viel länger als zuvor angenommen flüssig bleibt, sorgen durch Einschläge erzeugte Risse dafür, dass diese Salzlauge immer wieder an die Oberfläche aufsteigen kann. So bilde sich „ein langlebiges hydrologisches System“, dass, wie Carol Raymond vom California Institute of Technology in Pasadena und ihre Kollegen hervorheben, „vorübergehend lebensfreundliche Nischen“ auf Eiswelten anbieten könnte.

 


Quelle: https://www.nasa.gov/mission_pages/dawn/main/index.html

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