Ahora su superficie está compuesta en un 90% por hielo
Desde que Giuseppe Piazzi avistó por primera vez en 1801 el primer asteroide descubierto y de mayor tamaño en nuestro sistema solar, los astrónomos y científicos planetarios han reflexionado sobre la composición de este asteroide/planeta enano.
Su superficie, muy golpeada y llena de hoyuelos, está cubierta de cráteres de impacto. Los científicos han sostenido durante mucho tiempo que los cráteres visibles en la superficie significaban que Ceres no podía estar muy helado.
Los investigadores de la Universidad de Purdue y del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA ahora creen que Ceres es un objeto muy helado que posiblemente alguna vez fue un fangoso mundo oceánico. Este descubrimiento de que Ceres tiene una sucia corteza de hielo está liderado por Ian Pamerleau, estudiante de doctorado, y Mike Sori, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de Purdue. El dúo, junto con Jennifer Scully, científica investigadora del JPL, utilizó simulaciones por computadora de cómo se han deformado los cráteres de Ceres a lo largo de miles de millones de años.
"Creemos que hay mucho hielo de agua cerca de la superficie de Ceres, y que se vuelve gradualmente menos helado a medida que uno se adentra más y más", dijo Sori. "La gente solía pensar que si Ceres estaba muy helado, los cráteres se deformarían rápidamente con el tiempo, como los glaciares que fluyen en la Tierra o como la miel viscosa que fluye. Sin embargo, hemos demostrado a través de nuestras simulaciones que el hielo puede ser mucho más fuerte en las condiciones de Ceres de lo que se había predicho anteriormente si se mezcla con un poco de roca sólida".
El descubrimiento del equipo contradice la creencia previa de que Ceres era relativamente seco. La suposición común era que Ceres tenía menos de un 30% de hielo, pero el equipo de Sori ahora cree que la superficie tiene más bien un 90% de hielo.
"Nuestra interpretación de todo esto es que Ceres solía ser un 'mundo oceánico' como Europa (una de las lunas de Júpiter), pero con un sucio y fangoso océano", dijo Sori. "A medida que ese océano fangoso se congeló con el tiempo, creó una corteza helada con un poco de material rocoso atrapado en ella".
Imagen: Este mosaico del cráter Occator de Ceres está compuesto por imágenes que la misión Dawn de la NASA recogió en su segunda misión extendida, en 2018. Los hoyos y montículos brillantes (en primer plano) se formaron por el líquido salado liberado cuando el suelo rico en agua de Occator se congeló después del impacto que formó el cráter hace unos 20 millones de años. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/USRA/LPI
Pamerleau explicó cómo utilizaron simulaciones por computadora para modelar cómo se produce la relajación de los cráteres en Ceres durante miles de millones de años.
"Incluso los sólidos fluyen en largas escalas de tiempo, y el hielo fluye más fácilmente que la roca. Los cráteres tienen profundas cuencas que producen tensiones altas que luego se relajan a un estado de tensión menor, lo que da como resultado una cuenca menos profunda mediante el flujo en estado sólido", dijo.
"Así que la conclusión después de la misión Dawn de la NASA fue que, debido a la falta de cráteres relajados y poco profundos, la corteza no podía ser tan helada. Nuestras simulaciones por computadora dan cuenta de una nueva forma en la que el hielo puede fluir con solo una pequeña cantidad de impurezas no relacionadas con el hielo mezcladas, lo que permitiría que una corteza muy rica en hielo apenas fluya incluso durante miles de millones de años. Por lo tanto, podríamos obtener un Ceres rico en hielo que aún coincida con la observada falta de relajación del cráter. Probamos diferentes estructuras de la corteza en estas simulaciones y descubrimos que una corteza gradacional con un alto contenido de hielo cerca de la superficie que se degrada a un menor contenido de hielo con la profundidad era la mejor manera de limitar la relajación de los cráteres cereanos".
Sori es un científico planetario cuyo foco es la geofísica planetaria. Su equipo aborda cuestiones sobre el interior de los planetas, las conexiones entre el interior de los planetas y sus superficies, cuestiones que podrían resolverse con misiones espaciales. Su trabajo abarca muchos cuerpos sólidos del sistema solar, desde la Luna y Marte hasta los objetos helados del sistema solar exterior.
"Ceres es el objeto más grande del cinturón de asteroides y un planeta enano. Creo que a veces la gente piensa en cosas pequeñas y grumosas como asteroides (¡y la mayoría lo son!), pero Ceres en realidad se parece más a un planeta", dijo Sori. "Es una gran esfera, de unos 950 kilómetros de diámetro, y tiene características superficiales como cráteres, volcanes y deslizamientos de tierra".
El 27 de septiembre de 2007, la NASA lanzó la misión Dawn, la primera y única nave espacial que orbitó dos destinos extraterrestres: el protoplaneta Vesta y Ceres. Aunque se lanzó en 2007, Dawn no llegó a Ceres hasta 2015 y permaneció en órbita alrededor del planeta enano hasta 2018.
Imagen: Esta proyección ortográfica muestra el planeta enano Ceres tal como lo vio la sonda espacial Dawn de la NASA. La proyección está centrada en el cráter Occator, donde se encuentra la zona más brillante de Ceres. Occator está centrado a 20 grados de latitud norte y 239 grados de longitud este.
"Utilizamos múltiples observaciones realizadas con datos de Dawn como motivación para encontrar una corteza rica en hielo que resistiera la relajación del cráter en Ceres. Diferentes características de la superficie (por ejemplo, fosas, domos y deslizamientos de tierra, etc.) sugieren que el subsuelo cercano de Ceres contiene mucho hielo", dijo Pamerleau. "Los datos espectrográficos también muestran que debería haber hielo debajo del regolito en el planeta enano y los datos de gravedad arrojan un valor de densidad muy cercano al del hielo, específicamente al del hielo impuro. También tomamos un perfil topográfico de un cráter complejo real en Ceres y lo usamos para construir la geometría de algunas de nuestras simulaciones".
Sori dice que debido a que Ceres es el asteroide más grande, existía la sospecha de que podría haber sido cualquier objeto helado basándose en algunas estimaciones de su masa hechas desde la Tierra. Esos factores lo convirtieron en una excelente opción para la visita de una nave espacial.
"Para mí, lo más emocionante de todo esto, si estamos en lo cierto, es que tenemos un mundo oceánico helado bastante cerca de la Tierra. Ceres puede ser un valioso punto de comparación para las lunas heladas del sistema solar exterior que albergan océanos, como la luna Europa de Júpiter y la luna Encélado de Saturno", dijo Sori.
"Creemos que Ceres es, por tanto, el mundo helado más accesible del universo, lo que lo convierte en un objetivo ideal para futuras misiones espaciales. Algunas de las brillantes características que vemos en la superficie de Ceres son los restos del océano fangoso de Ceres, ahora congelado en su mayor parte o en su totalidad, que brotó en la superficie. Así que tenemos un lugar para recolectar muestras del océano de un antiguo mundo oceánico al que no es demasiado difícil enviar una nave espacial".
Los científicos publicaron sus hallazgos en Nature Astronomy: An ancient and impure frozen ocean on Ceres implied by its ice-rich crust
