Gdy naukowcy po raz pierwszy zobaczyli tę strukturę na zdjęciach pochodzących z sondy Dawn, nie mogli uwierzyć własnym oczom: z pełnej niewielkich kraterów powierzchni planety karłowatej Ceres wyrastała równa, gładka i stroma góra o wysokości ponad czterech kilometrów. Jest to najwyższa góra na tej prawie kulistej planetce o średnicy tysiąca kilometrów i jedna z najbardziej niezwykłych struktur w całym Układzie Słonecznym.
Badania prowadzone z udziałem naukowców z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – DLR) rozwiązały być może zagadkę powstania tej słynnej góry, znanej dziś pod nazwą Ahuna Mons. Było to możliwe dzięki szczegółowym analizom grawitacyjnym i geometrycznym Ceres. Okazuje się, że wielka bańka utworzona z mieszanki słonej wody, błota i skał wyrastała stopniowo z wnętrza tej planety karłowatej. Bańka ta wypychała obfitą w lód skorupę Ceres w górę, a w najsłabszym punkcie tej skorupy błotnista substancja zawierająca sole i krzemiany została dodatkowo wypiętrzona na powierzchnię, po czym zestaliła się w chłodnej przestrzeni kosmicznej przy braku atmosfery i uformowała wypiętrzone wzniesienie. Ahuna Mons to zatem ogromny wulkan błotny.
W tym obszarze wnętrze Ceres nie jest twarde i sztywne, a raczej przynajmniej częściowo płynne i ruchome – wyjaśnia Wladimir Neumann z DLR Institute of Planetary Research w Berlin-Adlershof i Uniwersytetu w Monachium.
Do otrzymania tych wyników znacząco przyczynili się geofizycy. Bańka, która uformowała się w płaszczu Ceres pod dzisiejszą górą Ahuna Mons, jest mieszaniną słonej wody i składników skalnych. Naukowcy opisują ją jako „kriokomorę” – od greckiego słowa oznaczającego lód (kryos). W ten sposób opisuje się też inne komory magmowe w wulkanach na planetach podobnych do tych na Ziemi.
Ceres to planeta karłowata krążąca na zewnętrznej krawędzi pasa asteroid. Stanowi największe ciało w tej strefie pomiędzy Marsem a Jowiszem. Składa się głównie ze skał krzemionkowych, ale także w znacznym stopniu z lodu i przypuszczalnie z warstw wody. Naukowcy sądzą, że woda i lód mogą stanowić nawet do jednej czwartej masy Ceres – więcej nawet niż w przypadku ziemskich zasobów słodkiej wody i lodu.
Sonda Dawn okrążała planetę karłowatą Ceres od 6 marca 2015 roku do końca października 2018 roku. Dwie identyczne kamery sondy, opracowane wspólnie przez Instytut Badań Układu Słonecznego Maxa Plancka i Instytut Badań Planetarnych DLR, fotografowały i mapowały Ceres z różnych wysokości. Stereoskopowo uchwycono wówczas wiele obszarów w trzech wymiarach, dzięki czemu naukowcy pracujący w dziedzinie geodezji planetarnej byli w stanie opracować cyfrowe modele terenu, które można było następnie wykorzystać do przedstawienia topografii powierzchni Ceres.
Okazuje się też, że wnętrze Ceres nie jest jednorodne – po uformowaniu się tego ciała niebieskiego jego składniki uległy w znaczny stopniu rozdzieleniu. Składniki o większej zawartości ciężkich pierwiastków, takich jak magnez czy żelazo, zatonęły głęboko w środku, podczas gdy lżejsze składniki, takie jak skały z dużą ilością krzemianów glinu lub znaczącą zawartością wody, znalazły się wyżej. Pęcherzyki i kopuły podpowierzchniowe powstały właśnie wówczas – jakieś cztery i pół miliarda lat po powstaniu Ceres – na skutek ciepła, które jest generowane tam do dzisiaj przez rozpady pierwiastków promieniotwórczych. Obecność cieczy w płaszczu wpłynęła na wewnętrzną formację Ceres nieco inaczej niż w przypadku zwykłych skalistych planet. W wyniku ich mniejszego ciężaru właściwego w porównaniu do otaczającego je materiału pęcherzyki te podnosiły się i dociskały skorupę od dołu. Kopuły o wysokości dochodzącej nawet do kilometra deformowały wówczas tę skorupę, a gdy się przez nią przebijały, płynny materiał łatwo już wydostawał się na powierzchnię – czego efekty widzimy dziś.
Ahuna Mons, nazwana tak na cześć święta zbiorów grupy etnicznej Sumi Naga w Indiach, powstała najprawdopodobniej w taki właśnie sposób w niedawnej przeszłości geologicznej Ceres. Dzięki swej podstawie, liczącej dwadzieścia kilometrów średnicy, i wysokości 4–5 kilometrów góra ta ma rozmiary zbliżone do szczytu Mont Blanc w Alpach.
Skąd naukowcy to wszystko wiedzą? Zinterpretowali otrzymane dane grawitacyjne jako istnienie na Ceres pewnej anomalii pola grawitacyjnego. W jej wyniku przyciąganie grawitacyjne, które działało także na sondę Dawn krążącą wokół Ceres, było lokalnie nieco większe. W rezultacie statek nieco przyspieszył nad pewnym obszarem planetki, jednocześnie nieznacznie obniżając tam swą orbitę. Można to zmierzyć za pomocą efektu dopplerowskiego, zachodzącego wtedy podczas nawiązywania łączności radiowej z sondą kosmiczną, ponieważ długość fal zostaje w takiej sytuacji skompresowana lub rozciągnięta, w zależności od umiejscowienia łącza radiowego. Przyjrzeliśmy się bliżej tej anomalii, a dalsze modelowanie ujawniło, że musiało to być faktycznie wybrzuszenie w płaszczu Ceres –podsumowuje naukowiec Ottaviano Ruesch. Wniosek był oczywisty: mieszanina płynnych substancji i skał wyszła tam na powierzchnię i ułożyła się w kształt dzisiejszej Ahuna Mons.
Dodajmy na koniec, że aktywność kriowulkaniczna jest szeroko rozpowszechniona w Układzie Słonecznym. Ślady lodowej aktywności wulkanicznej odkryto na księżycach Jowisza i Saturna, oraz najprawdopodobniej w przypadku niektórych struktur na Plutonie. Ceres jest jednak pierwszym ciałem w pasie planetoid, na którym zaobserwowano taką aktywność. W przeciwieństwie do księżyców Jowisza, Europy i Ganimedesa, czy księżyca Saturna Enceladusa, na których woda jest w ten sposób wyciskana na powierzchnię, „magma” w rosnącej bańce na Ceres składa się z mieszaniny słonej wody i błota lub cząstek skalnych. Obserwacje składu mineralogicznego Ahuna Mons przy użyciu spektrometru na pokładzie Dawn wydają się potwierdzać to odkrycie.
Wyniki badań pokazują też, że duże asteroidy i planety karłowate zbudowane z krzemionkowej skały i lodu mogą zawierać pęcherzyki słonej wody i składniki skalne w swych wnętrzach, a składniki te mogą być dość łatwo wynoszone na ich powierzchnię. Naukowcy sądzą, że proces ten może zachodzić przez długi czas – być może nawet miliardy lat.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Misja sondy Dawn
- Więcej na temat kriowulkanizmu
- Niezwykła góra Ahuna Mons na asteroidzie Ceres - APOD.pl
Źródło: German Aerospace Center (DLR)/ESA
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciach: Powierzchnia Ceres i Ahuna Mons. Źródło: sonda Dawn/German Aerospace Center (DLR)
