Mistero risolto: Le aree luminose su Cerere provengono dall’acqua salata in profondità


Le immagini di Occator Crater, viste in falsi colori, sono state messe insieme per creare questa visione animata.

La navicella spaziale Dawn della NASA ha fornito agli scienziati una straordinaria visione ravvicinata del pianeta nano Cerere, che si trova nella fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove. Quando la missione si è conclusa nell’ottobre 2018, l’orbiter si era immerso a meno di 35 chilometri dalla superficie, rivelando dettagli nitidi delle misteriose regioni luminose per cui Cerere era diventato famoso.

Gli scienziati hanno scoperto che le zone luminose sono depositi costituiti per lo più da carbonato di sodio – un composto di sodio, carbonio e ossigeno. Probabilmente provenivano da liquidi che percolavano fino alla superficie ed evaporavano, lasciando dietro di sé una crosta di sale altamente riflettente. Ma ciò che non avevano ancora determinato era da dove provenisse quel liquido.

Analizzando i dati raccolti verso la fine della missione, gli scienziati di Dawn hanno concluso che il liquido proveniva da un serbatoio profondo di salamoia, o acqua arricchita di sale. Studiando la gravità di Cerere, gli scienziati hanno imparato di più sulla struttura interna del pianeta nano e sono stati in grado di determinare che il serbatoio di salamoia è profondo circa 40 chilometri e largo centinaia di chilometri.

Cerere non beneficia del riscaldamento interno generato dalle interazioni gravitazionali con un grande pianeta, come avviene per alcune delle lune ghiacciate del sistema solare esterno. Ma la nuova ricerca, che si concentra sul cratere Occator di Cerere, largo 92 chilometri, che ospita le aree luminose più estese, conferma che Cerere è un mondo ricco di acqua come questi altri corpi ghiacciati.

Questa immagine a mosaico utilizza un falso colore per evidenziare la salamoia recentemente esposta, o liquidi salati, che sono stati spinti verso l’alto da un serbatoio profondo sotto la crosta di Cerere. In questa visione di una regione del Cratere Occator, essi appaiono rossastri.

I risultati, che rivelano anche l’estensione dell’attività geologica nel cratere Occator, appaiono in una speciale raccolta di articoli pubblicati da Nature Astronomy, Nature Geoscience e Nature Communications il 10 agosto.

“Dawn ha compiuto molto più di quanto sperassimo quando ha intrapreso la sua straordinaria spedizione extraterrestre”, ha detto il direttore della missione Marc Rayman del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. “Queste nuove entusiasmanti scoperte della fine della sua lunga e produttiva missione sono un meraviglioso tributo a questo straordinario esploratore interplanetario”.

Questo mosaico del cratere Occator di Cerere è composto da immagini della missione Dawn della NASA catturate durante la sua seconda missione estesa, nel 2018. Pozzi luminosi e tumuli (in primo piano) sono stati formati da un liquido salato rilasciato quando il fondo di Occator, ricco di acqua, si è ghiacciato dopo l’impatto che ha formato il cratere circa 20 milioni di anni fa.

Risolvere il luminoso mistero

Molto prima che Dawn arrivasse a Cerere nel 2015, gli scienziati avevano notato regioni luminose diffuse con i telescopi, ma la loro natura era sconosciuta. Dalla sua orbita ravvicinata, Dawn ha catturato le immagini di due distinte aree altamente riflettenti all’interno del cratere Occator, che sono state successivamente denominate Cerealia Faculae e Vinalia Faculae. (“Faculae” significa aree luminose).

Gli scienziati sapevano che le micrometeoriti colpiscono spesso la superficie di Cerere, irruvidendola e lasciando detriti. Con il tempo, questo tipo di azione dovrebbe oscurare queste aree luminose. Quindi la loro luminosità indica che probabilmente sono giovani. Cercare di capire l’origine delle aree, e come il materiale possa essere così nuovo, è stato uno dei principali obiettivi della missione finale estesa di Dawn, dal 2017 al 2018.

La ricerca non solo ha confermato che le regioni luminose sono giovani – circa meno di 2 milioni di anni – ma ha anche scoperto che l’attività geologica che guida questi depositi potrebbe essere ancora in corso. Questa conclusione dipendeva dalla scoperta da parte degli scienziati: i composti salini (cloruro di sodio legato chimicamente con acqua e cloruro di ammonio) concentrati in Cerealia Facula.

Sulla superficie di Cerere, i sali contenenti acqua si disidratano rapidamente, nel giro di centinaia di anni. Ma le misurazioni di Dawn mostrano che possiedono ancora acqua, quindi i fluidi devono aver raggiunto la superficie molto recentemente. Questa è una prova sia per la presenza di liquido sotto la regione di Occator che per il continuo trasferimento di materiale dall’interno profondo alla superficie.

Gli scienziati hanno trovato due vie principali che permettono ai liquidi di raggiungere la superficie.

“Per il grande deposito di Cerealia Facula, la maggior parte dei sali sono stati forniti da una zona fangosa appena sotto la superficie che è stata fusa dal calore dell’impatto che ha formato il cratere circa 20 milioni di anni fa”, ha detto l’investigatore principale dell’Alba Carol Raymond. “Il calore dell’impatto si è attenuato dopo alcuni milioni di anni; tuttavia, l’impatto ha anche creato grandi fratture che potevano raggiungere il serbatoio profondo e di lunga durata, permettendo alla salamoia di continuare a percolarsi in superficie”.

Geologia attiva: Recente e insolita

Nel nostro sistema solare, l’attività geologica ghiacciata avviene principalmente sulle lune ghiacciate, dove è guidata dalle loro interazioni gravitazionali con i pianeti. Ma questo non è il caso del movimento delle salamoie verso la superficie di Cerere, suggerendo che potrebbero essere attivi anche altri grandi corpi ricchi di ghiaccio che non sono lune.

Alcune prove di liquidi recenti nel Cratere Occator provengono dai depositi luminosi, ma altri indizi provengono da un assortimento di interessanti colline coniche che ricordano i pingos della Terra – piccole montagne di ghiaccio nelle regioni polari formate da acque sotterranee ghiacciate e pressurizzate. Tali caratteristiche sono state individuate su Marte, ma la loro scoperta su Cerere segna la prima volta che sono state osservate su un pianeta nano.

Su scala più ampia, gli scienziati sono stati in grado di mappare la densità della struttura della crosta di Cerere in funzione della profondità – una novità assoluta per un corpo planetario ricco di ghiaccio. Utilizzando misure di gravità, hanno trovato che la densità della crosta di Cerere aumenta significativamente con la profondità, ben oltre il semplice effetto della pressione. I ricercatori hanno dedotto che allo stesso tempo il serbatoio di Cerere è ghiacciato, sale e fango si stanno incorporando nella parte inferiore della crosta.

Dawn è l’unica navicella spaziale ad aver orbitato intorno a due destinazioni extraterrestri – Cerere e il gigantesco asteroide Vesta – grazie al suo efficiente sistema di propulsione ionica. Quando Dawn ha usato l’ultimo briciolo di combustibile, l’idrazina, per un sistema che ne controlla l’orientamento, non è stata in grado né di puntare verso la Terra per le comunicazioni né di puntare i suoi array solari verso il Sole per produrre energia elettrica. Poiché si è scoperto che Cerere ha materiali organici sulla sua superficie e liquidi al di sotto della superficie, le regole di protezione planetaria richiedevano che Dawn fosse posizionata in un’orbita di lunga durata che le avrebbe impedito di impattare il pianeta nano per decenni.

Fonte