Vlieg met Dawn mee over de witte vlekken van krater Occator op Ceres

Enkele weken geleden kwam de NASA met een nieuwe video, waarin je wordt meegenomen in een vlucht over Occator, de 92 km grote krater op de dwergplaneet Ceres. Occator is bekend vanwege z’n heldere witgekleurde kern, Cerealia Facula, zoals die 11 km grote witte vlek wordt genoemd. Eerder onderzoek met Dawn heeft laten zien dat die vlek bestaat uit minerale zouten, die door cryovulkanisme in vloeibare toestand naar het oppervlakte zijn gekomen. Centraal in Occator staat Cerealia Tholus, de 340 m hoge berg, die een basis van 3 km heeft.

Ceres kent actief ijsvulkanisme vanuit ondergrondse zoutwaterreservoirs

Mozaïek in valse kleuren van het centrale deel van de Occator krater, gemaakt door Dawn. Het zoute pekelwater is rood getint. credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Onderzoek met de Dawn ruimteverkenner van de NASA heeft bewijs opgeleverd voor de aanwezigheid van actief ijsvulkanisme vanuit ondergrondse zoutwaterreservoirs op de dwergplaneet Ceres. Tot oktober 2018 bestudeerde Dawn Ceres van zeer dichtbij – zijn laatste baan was slechts 35 km boven het oppervlak. Van daaruit werd met name Occator bekeken, de inslagkrater met de helderwitte vlekken in het midden. Die vlekken (met name Cerealia Facula en Vinalia Faculae) bestaan uit natriumcarbonaat, een verbinding van natrium, koolstof en zuurstof, hetgeen bij eerdere onderzoeken al was gebleken. Alleen was de bron daarvan niet bekend. Maar nu heeft men vastgesteld dat het komt vanuit ondergrondse zoutwaterreservoirs, waar een soort pekelwater opgeslagen ligt. Dit blijkt uit metingen die gedaan zijn aan het zwaartekrachtsveld van Ceres, waarbij diens interne structuur kon worden bepaald. Het reservoir is ongeveer 40 km diep en honderden kilometers breed – de Occator krater zelf is 92 km breed. Gisteren verschenen er diverse artikelen over in de tijdschriften Nature Astronomy, Nature Geoscience en Nature Communications.

Animatie van de Occatorkrater. Klik op de afbeelding om de animatie te starten. credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

De heldere vlekken in Occator blijken nog erg jong te zijn, minder dan twee miljoen jaar. Dat er zout water op de oppervlakte van Ceres is betekent dat de dwergplaneet nog steeds geologisch actief moet zijn, want het water zou binnen een paar honderd jaar moeten dehydrateren. Dat er nog steeds water voorkomt betekent dat het telkens moet worden aangevuld. Dat gebeurt via scheuren in de korst in Occator. De krater is ongeveer 20 miljoen jaar geleden ontstaan door de inslag van een groot object. Daarbij moeten de scheuren zijn ontstaan, die reikten tot het ondergrondse zoutwaterreservoir. Bron: NASA.

Oeps, nou heeft NASA ook de Dawn missie gestopt

Credit: NASA/JPL-Caltech

Het zijn zware tijden voor de ruimtetelescopen en -verkenners in het zonnestelsel. Marsrover Opportunity waar sinds de grote stofstorm taal noch teken is vernomen, de ruimtetelescopen Chandra en Hubble hadden beiden problemen met hun gyroscopen – maar die doen ‘t inmiddels gelukkig weer. Met ruimtetelescoop en exoplanetenjager Kepler liep ‘t minder goed af dan, daar werd deze week definitief de stekker uitgetrokken. En datzelfde noodlot blijkt nu ook de ruimteverkenner Dawn te hebben ondergaan: na elf jaar geleden gelanceerd te zijn en succesvol onderzoek te hebben gedaan aan onder andere planetoïde Vesta en dwergplaneet Ceres is nu ook de missie van Dawn abrupt gestopt. De reden was voor Dawn hetzelfde als voor Kepler: de brandstof (hydrazine) was op. Afgelopen woensdag en donderdag (31 okt – 1 nov) was er al geen communicatie meer mogelijk van NASA’s Deep Space Network (DSN) en technici concludeerden toen dat de antennes van Dawn niet meer naar de aarde konden worden gericht en dat het definitief einde verhaal was. Snif snif, we nemen afscheid van – opnieuw – een succesvolle ruimteverkenner. Hieronder nog een video over wat Dawn allemaal heeft gedaan bij Vesta en Ceres.

Bron: NASA.

Dawn maakt de scherpste foto’s van de Occulus krater op Ceres ooit

Cerealia Facula, op 22 juni gefotografeerd. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Vanaf een hoogte van slechts 35 km heeft de Dawn ruimteverkenner van de NASA op 14 en 22 juni haarscherpe foto’s gemaakt van Vinalia Faculae en Cerealia Facula, de gebieden met de heldere witte vlekken in het centrum van de grote Occator krater op Ceres. Eerder was al bekend uit waarnemingen dat die heldere vlekken bestaan uit natriumcarbonaat, zoutafzettingen. Op 6 juni kwam Dawn in z’n huidige lage baan terecht, de laagste baan die de verkenner in deze missie zal hebben – de vorige baan lag met een hoogte van 385 km heel wat hoger.

Vinalia Faculae, op 14 juni gefotografeerd. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Enkele dagen terug werd ook al de rand van de Occator krater scherp in beeld gebracht. De onderzoekers van de NASA willen nu nagaan wat de precieze bron van de zoutafzettingen is. Daarbij denkt men aan minerale bronnen net onder het oppervlak of dieper gelegen bronnen met brak, zout water. Bron: NASA.

Zo scherp heb je Ceres nog nooit gezien

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

De ruimteverkenner Dawn is begin juni in z’n laagste baan aangekomen rond de dwergplaneet Ceres. Z’n ellipsvormige baan brengt ‘m in 27 uur rond Ceres, in het hoogste punt 4000 km boven het oppervlak, in het laagste punt slechts 35 km (z’n laagste baan in zijn vorige baan was op 385 km hoogte). Vanuit die nieuwe baan begon Dawn op 9 juni met z’n Frame Camera (FC) weer foto’s te maken en enkele daarvan zie je in deze blog, welke allemaal delen zijn van de rand van de grote Occator krater – jawel, die krater met de bekende heldere, witte vlekken in het midden. De foto hierboven bijvoorbeeld, op 9 juni gemaakt vanaf 48 km hoogte, toont grote rotsblokken en landverschuivingen op een helling aan de oostrand van Occator.

De banen die Dawn om Ceres heeft gehad, van de buitenste groene baan (maart 2015) tot de binnenste groene baan (6 juni 2018). Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Op de foto hieronder zie je landverschuivingen aan de oostrand van de krater, vanaf 44 km hoogte gemaakt.

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

En hieronder tenslotte is een veld met grote rotsblokken te zien, ook in de Occator krater, die vanaf 48 km hoogte is gemaakt.

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

Bron: Dawn.

Dawn gaat afdalen naar een nóg lagere baan boven Ceres

Een foto gemaakt op 16 mei van een deel van Ceres. Dawn vloog toen op 440 km hoogte. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

De NASA heeft bekendgemaakt dat begin juni de Dawn ruimteverkenner af gaat dalen naar een nóg lagere baan rondom Ceres, de dwergplaneet, waar ‘ie sinds maart 2015 omheen draait. Die baan ligt op slechts 50 km boven het oppervlak, da’s tien keer minder dan de laagste baan tot nu toe. Vanuit die baan, die de finale baan wordt genoemd, zal Dawn zeer gedetailleerde waarnemingen kunnen doen aan het oppervlak. Door spectra te maken van gammastraling en neutronen afkomstig van het oppervlak wil men meer te weten komen over de scheikundige samenstelling van de bovenlagen van de bodem van Ceres. Ook willen ze vanuit die lage baan zeer gedetailleerde foto’s maken. We zijn uiteraars reuze nieuwsgierig naar de resultaten daarvan. Bron: NASA.

Lichte gebieden op Ceres wijzen op geologische activiteit

De bodem van de Occator krater op Ceres. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

De dwergplaneet Ceres is uitgebreid bestudeerd door de Amerikaanse ruimteverkenner Dawn en de massa’s foto’s die dat heeft opgeleverd kennen we vooral van de opvallend lichte, soms helderwitte gebieden op Ceres, zoals de bodem van de Occator krater. Sinds Dawn maart 2015 bij Ceres aankwam zijn er 300 van die lichte gebieden gespot. Onderzoek laat zien dat het ontstaan van die gebieden samenhangt met de onderaardse oceaan, die Ceres vroeger moet hebben gehad en met geologische activiteiten, die wellicht tot op de dag van vandaag voortduren. Een groep wetenschappers onder leiding van Nathan Stein (Caltech in Pasadena, Californië) heeft de gebieden onderzocht en een onderverdeling gemaakt in vier soorten van lichte gebieden – een resultaat dat gisteren bekend is gemaakt op een bijeenkomst van de American Geophysical Union (AGU) in New Orleans:

  1. de zeer heldere gebieden, die aangetroffen worden in de bodemkraters, zoals van Occator, waar zich de zoute gebieden genaamd Cerealia Facula en Vinalia Faculae bevinden.
  2. De randen van de kraters, waar zich ook heldere gebieden bevinden, die naar beneden richting bodemkrater lopen.
  3. Dan zijn er heldere gebieden in de ‘uitwerpselen’. (Engels: Ejecta) van de kraters.
  4. Tenslotte is er een vierde categorie, die uit slechts één gebied bestaat, dat niet te maken heeft met inslagkraters, namelijk de opvallende berg Ahuna Mons op Ceres, die vermoedelijk een vorm van cryovulkanisme is (zie de afbeelding hieronder).

De berg Ahuna Mons op Ceres.  Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Waarom zijn die heldere delen van Occator zo verschillend? Lynnae Quick, een planetaire geoloog bij het Smithsonian Institution in Washington, heeft dat onderzocht. De belangrijkste verklaring voor wat er bij Occator gebeurde, was volgens hem dat het vrij recent nog een reservoir met zout water onder zich had. Vinalia Faculae, het diffuse heldere gebied ten noordoosten van de centrale koepel van de krater, zou kunnen zijn gevormd uit een vloeistof die naar het oppervlak is gedreven door een kleine hoeveelheid gas, vergelijkbaar met champagne die uit de fles komt als de kurk wordt verwijderd.

Cerealia Facula, het centrale zeer heldere gebied in Occator, moet op een andere wijze zijn gevormd, gezien het feit dat het meer verheven en helderder is dan Vinalia Faculae. Het materiaal in Cerealia Facula was misschien meer als een ijzige lava, oplopend door de breuken en zwellend in een koepel.

Die breuken moeten ontstaan zijn bij de inslag die Occator heeft gevormd. Men gaat er van uit dat toen een groot hemellichaam (komeet of planetoïde?) tegen Ceres knalde en de 92 kilometer brede krater ontstond, de inslag de breuken veroorzaakte. Later kon de zoute vloeistof vanuit de onderliggende oceaan via die breuken naar boven kon komen.

Bron: NASA/JPL.

Dawn vindt mogelijke restanten van een oeroude oceaan op Ceres

Animatie van Ceres (dubbelklikken voor een grotere bewegende versie). Op basis van de lokale zwaartekrachtsverdeling (rechts in beeld) heeft men het binnenste van Ceres kunnen onderzoeken. credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dat er mineralen met water op de dwergplaneet Ceres zijn was al langer bekend, maar nu hebben twee teams van wetenschappers met behulp van de ruimtesonde Dawn mogelijke restanten gevonden van een oceaan die lang geleden op Ceres moet zijn geweest. Het ene team onderzocht de korst van de dwergplaneet en concludeerde uit de waarnemingen met Dawn dat die korst bestaat uit een mix van ijs, zouten en gehydrateerde materialen, welke in het verleden en mogelijk ook nog recent onderworpen waren aan geologische activiteiten. Die korst zou een overblijfsel van zo’n vroeger oceaan kunnen zijn. Het andere team keek naar het gebied onder die korst. Zij denken dat zich daaronder een zachtere, meer beweeglijke laag zit, die mogelijk de vloeistoffen in bevroren toestand bevat van die vroegere oceaan. Beide team hebben onder andere gekeken naar de gegevens van de baan van Dawn om Ceres. Die gegevens vertellen iets over de lokale zwaartekracht van ceres en daarmee over diens binnenste structuur. Men denkt dat Ceres nog steeds geologisch actief is en dat de opvallende structuren op het oppervlakte – met name de drie kraters Occator, Kerwan en Yalode en de eenzame, blinkende berg Ahuna Mons, allemaal “zwaartekrachtsanomalieën” zijn. De geologische activiteit op Ceres zou mogelijk in de vorm van cryovulkanisme kunnen zijn. Meer informatie over de mogelijke restanten van de oeroude oceaan vind je in dit vakartikel, verschenen in the Journal of Geophysical Research. Bron: NASA/JPL.

Tijdelijke dampkring van Ceres houd verband met de zonne-activiteit

Klik op de foto voor een korte animatie.credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Wetenschappers vermoeden al langer dat Ceres en zwakke en vluchtige dampkring zou kunnen hebben en dit beeld is inderdaad bevestigd door de Dawn-ruimtesonde, die momenteel rondjes draait rondom de dwergplaneet. Maar waarom is deze dampkring niet altijd aanwezig? Recent onderzoek heeft uitgewezen dat de tijdelijke dampkring verband houdt met de zonne-activiteit. Zodra de zon namelijk actief wordt, zal Ceres geraakt worden door een stroom van razendsnelle deeltjes die afkomstig zijn van de zon. De energie van deze deeltjes wordt dan overgedragen op ijsmoleculen aan het oppervlak van de dwergplaneet, die hierdoor gaan verdampen en een tijdelijke atmosfeer creëren die ongeveer een week intact blijft, alvorens weer te bevriezen. Voorheen dacht men dat de dampkring van Ceres op soortgelijke wijze zou ontstaan als de staart van een komeet: zonlicht dat direct het ijs doet sublimeren. Aangezien de omloopbaan van Ceres geen perfecte cirkel is, staat de dwergplaneet op sommige momenten dichterbij de zon dan op andere momenten. Dat zou betekenen dat de dampkring van Ceres het meest uitgesproken zou zijn tijdens de dichtste nadering tot de zon. Helaas blijkt er geen verband te bestaan tussen de afstand tot de zon en de atmosferische activiteit. Gelukkig wist de Dawn-ruimtesonde wel een ander verband te achterhalen. Het blijkt namelijk dat de dampkring van Ceres zijn grootste dichtheid bereikt op het moment dat Dawn de meeste energierijke fotonen oppikt van de zon. De conclusie is duidelijk: de zonne-activiteit is de belangrijkste factor bij de productie van een tijdelijke dampkring op Ceres en niet de afstand tot de zon, zoals voorheen gedacht werd.

Bron: NASA

Actief cryovulkanisme aangetoond op dwergplaneet Ceres

credit: NASA/JPL-Caltech/M. Meixner (STScI) & the SAGE Legacy Team

Tot de meest opmerkelijke eigenschappen van de dwergplaneet Ceres behoren de heldere vlekken in het centrum van de Occator-krater. Nu hebben waarnemingen, die verricht zijn door de Dawn-ruimtesonde, uitgewezen dat het heldere materiaal is opgebouwd uit speciale minerale zouten. Deze hebben een leeftijd van ongeveer vier miljoen jaar en da’s een stuk jonger dan de leeftijd van de omringende krater, die zo’n 30 miljoen jaar oud is.

Maar hoe kunnen ze die leeftijden bepalen? Nou, door kraters te tellen. Astronomen gaan er vanuit dat een gebied met minder kraters jonger moet zijn dan een gebied met meer kraters. Aangezien de camera’s een boord van Dawn, die al enige jaren rondjes draait om Ceres, een extreem hoge resolutie hebben, zijn zelfs de kleinste kratertjes zichtbaar. Dat betekent dat de betrokken astronomen veel vertrouwen hebben in hun leeftijdbepalingen.

Goed, die Occator-krater meet zo’n 92 kilometer in diameter. In het midden bevindt zich een “kuil” met een diameter van 11 kilometer en een diepte tot 750 meter. Binnen deze kuil heeft zich een soort van heuvel of koepel opgebouwd, die Cerealia Facula is gedoopt en een bijzonder hoge helderheid heeft. Spectrummetingen hebben uitgewezen dat de heuvel is opgebouwd uit minerale zouten, waaronder natriumcarbonaat (soda!).

Door te kijken naar de leeftijd van en de vorm van het materiaal rondom de heuvel, zijn de onderzoekers tot een opmerkelijke conclusie gekomen. Cerealia Facula moet zijn ontstaan door een langdurig proces van uitbarstingen. Met andere woorden: we hebben hier te maken met heus cryovulkanisme! Vergelijkbare koepels zijn ook aangetroffen op de Jupitermanen Calllisto en Ganymedes en ook hier vermoeden wetenschappers dat cryovulkanisme de bron moet zijn.

Ceres is nu het dichtstbijzijnde hemellichaam met actief ijsvulkanisme. Overigens hangt boven de Occator soms een mist van gesublimeerd ijs. Dat lijkt te suggereren dat het vulkanisme nog altijd aan de gang zou kunnen zijn 🙂

Bron: Max Planck Instituut