José Mª Moreno: Los mares salobres de Ceres

Dawn ha sido la única nave espacial que ha orbitado dos destinos en el Cinturón Principal de Asteroides: el planetoide Ceres (oficialmente denominado planeta enano) y el asteroide gigante Vesta (de 530 kilómetros de diámetro, tercer mayor objeto del Cinturón).

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José Mª Moreno Ibáñez.  AC/19.52

Los datos analizados de la finalizada misión Dawn de la NASA (01/11/2018), después  de 11 años de servicio en órbita, responden a dos preguntas que los astro-científicos se realizaban desde hacía tiempo: ¿hay agua en Ceres? ¿Cuánto tiempo hace que Ceres cesó su actividad geológica?

El planetoide Ceres fue descubierto por Giuseppe Piazzi (sacerdote teatino italiano, aficionado a la Astronomía) el 1 de enero de 1801, creyendo que era un nuevo cometa. Su tamaño es de 975 por 909 kilómetros, de forma esferoidal, siendo el mayor del Cinturón Principal de Asteroides. Hace una rotación  sobre su eje cada 9 horas.

La sonda Dawn despegó el 27.09.2007 con el objetivo de explorar algunos de los objetos mayores del Cinturon Principal de Asteroides : Vesta y Ceres, que se encuentra entre Marte y Júpiter.

Ceres. Credit: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA Después de que orbitara a Vesta durante 14 meses entre 2011 y 2012, llegó a Ceres el 6 de marzo de 2015

La nave espacial Dawn viajó 6.900 millones de kilómetros por el espacio. Cuando llegó al planetoide Ceres, suministró a los científicos vistas extraordinarias de su superficie. La nave llegó hasta 35 kilómetros sobre el planetoide, revelando con nitidez algunos detalles de las misteriosas regiones brillantes, por las que Ceres se había hecho famoso. La misión terminó en octubre de 2018.

Uno de los lugares que con más detalle inspeccionó por mostrar esas zonas tan brillantes, fue el cráter Occator, de 90 kilómetros de diámetro. En él parece que se dan también unas neblinas difusas cerca de la superficie del suelo del cráter. Esto puede estar asociado con las observaciones de vapor de agua, por el Observatorio espacial Herschel que fueron reportadas en 2014. Las nieblas parecen estar presentes durante el mediodía, hora local, y ausentes en el amanecer y el atardecer.

Vista de una región del cráter Occator (Ceres), Esta imagen de mosaico usa colores falsos para resaltar la salmuera recientemente expuesta, que fueron empujados hacia arriba desde un depósito profundo debajo de la corteza de Ceres.  Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Los científicos primeramente concluyeron que esas áreas brillantes eran depósitos compuestos principalmente por carbonato de sodio (una sal blanca y traslúcida muy usada en la fabricación de jabones, vidrio, tintes y el bicarbonato sódico). Probablemente provenían de algún líquido que se filtró desde el interior a la superficie y después se evaporó, dejando una costra de sal altamente reflectante. Pero lo que aún no habían determinado el origen de ese líquido

Al analizar los últimos datos recopilados por la misión, los científicos de Dawn dedujeron que el líquido provenía de un depósito profundo de agua enriquecida con sal. Al estudiar la gravedad de Ceres, también definieron con mayor precisión la estructura interna del planetoide y pudieron determinar que su mar interior tiene 40 kilómetros de profundidad y cientos de kilómetros  de longitud.

En Ceres no existe ningún proceso interno de calentamiento generado por interacciones gravitacionales con un planeta grande cercano, como es el caso de algunas de las lunas heladas del sistema solar exterior (Europa de Ganimedes, o Enceladus de Saturno). Pero la reciente investigación que se centra en el cráter Occator, lugar de las áreas brillantes más extensas, confirma que Ceres es un mundo rico en agua como esos otros cuerpos helados: esas lunas de algunos de nuestros planetas exteriores.

Mucho antes de que Dawn llegara a Ceres en 2015, los astro-científicos ya habían visto esas regiones brillantes difusas mediante telescopios, pero se desconocía su naturaleza. Desde una órbita cercana, Dawn capturó multitud de imágenes de dos áreas distintas y altamente reflectantes dentro del cráter Occator, las que posteriormente se llamaron Cerealia Facula y Vinalia Faculae. («Faculae» significa área brillante).

La misión Dawn de la NASA en cifras. Credito: NASA / Jet Propulsion Laboratory-Caltech

Los científicos saben que los micro-meteoritos impactan con frecuencia en la superficie de Ceres, la erosionan y dejan multitud de escombros. Con el tiempo, esa actividad hubiera debido oscurecer esas áreas brillantes con los restos originados. Entonces, su brillo actual indicaría que probablemente sean jóvenes. Tratar de comprender la fuente de esas áreas y cómo el material podría ser tan nuevo fue uno de los enfoques principales de la misión extendida de Dawn, desde el 2017 al 2018.

La investigación también confirmó que algunas de esas regiones tienen menos de 2 millones de años (en Astronomía es un corto periodo de tiempo).

En la superficie de Ceres, las sales que contienen agua se deshidratan rápidamente (en cientos de años). Pero las mediciones de Dawn muestran que esas áreas todavía tienen agua, por lo que los fluidos deben haber llegado a la superficie muy recientemente. Esto es evidencia, tanto de la presencia de líquido debajo de la región del cráter Occator, como de la transferencia continua de agua desde el interior profundo a la superficie. Ello  podría ser la consecuencia de alguna actividad geológica presente, la que impulsaría esos depósitos.

El planeta enano Ceres se muestra en estas representaciones de colores falsos, que resaltan las diferencias en los materiales de la superficie. Fuente: NASA / JPL-CalTech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Los investigadores encontraron dos vías principales que permiten que los líquidos lleguen a la superficie. «Para el gran depósito de Cerealia Facula, la mayor parte de las sales se suministraron desde un área fangosa, justo debajo de la superficie, que se derritió por el calor del impacto de algún cuerpo estelar, el que originó el cráter hace unos 20 millones de años», dijo la investigadora principal del proyecto Dawn: Carol Raymond. «El calor del impacto disminuyó después de unos pocos millones de años; sin embargo, el impacto también creó grandes fracturas que alcanzaron el depósito profundo, permitiendo que la salmuera continuara filtrándose hacia la superficie».

En nuestro sistema solar, la actividad geológica helada (criovolcanes de hielo) ocurre principalmente en lunas heladas de algunos planetas (los antes citados), donde es impulsada su actividad por sus interacciones gravitacionales con sus planetas centrales. Pero ese no es el caso de Ceres, con ese movimiento de aguas salobres desde el interior hacia la superficie, lo que sugiere que también en otros cuerpos grandes ricos en hielo, que no son satélites planetarios, podría haber alguna actividad geológica.

Algunas aguas de salmuera, las recientemente observadas en el cráter Occator son la causa de esos depósitos brillantes, pero otras observaciones, también muy interesantes, provienen de una variedad de colinas cónicas llamativas que recuerdan a los pingos de la Tierra (pequeñas montañas de hielo en regiones polares formadas por agua subterránea presurizada congelada). Tales características se han detectado en Marte, pero su descubrimiento en Ceres señala la primera vez que se han observado en un planetoide.

Cráter Occator (Ceres) compuesto por imágenes de la misión extendida Dawn de la NASA, en 2018. Los pozos y montículos brillantes (primer plano) se formaron por líquido salado liberado cuando el piso rico en agua de Occator se congeló después del impacto que formó el cráter. hace unos 20 millones de años.  Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / USRA / LPI

A mayor escala, los científicos pudieron mapear la densidad de la estructura de la corteza de Ceres en función de su profundidad, una operación novedosa en un cuerpo planetario rico en hielo. Usando medidas de gravedad, encontraron que la densidad de la corteza de Ceres aumenta significativamente con la profundidad, mucho más allá del simple efecto debido a la presión interior. Los investigadores infirieron de ello que al mismo tiempo que el mar salobre de Ceres se congela, la sal y el lodo se incorporan a la parte inferior de la corteza aumentando su masa.

Dawn ha sido la única nave espacial que ha orbitado, hasta ahora, dos destinos extraterrestres: el planetoide Ceres y el asteroide gigante Vesta (tercer mayor objeto de Cinturón principal de Asteroides con 530 kilómetros de diámetro), gracias a su eficiente sistema de propulsión iónica.

Cuando Dawn agotó su combustible clave: la hidracina, utilizado para suministrar energía al sistema que controlaba su orientación, no pudo apuntar de nuevo hacia la Tierra para gestionar las comunicaciones, ni tampoco dirigir sus paneles solares hacia el Sol para producir energía eléctrica.

A partir del 1 de noviembre de 2018 se dejaron de recibir sus datos en la Tierra. Debido a que se determinó que Ceres tenía materiales orgánicos en su superficie y líquidos en su interior, las reglas de protección planetaria requerieron que Dawn se situara en una órbita de larga duración para evitar que impactara sobre Ceres, al menos durante las próximas décadas.

Referencias:

 

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