Na dziesiątkach zdjęć, które przesłała na Ziemię sonda Dawn, wnętrze Ceres nie jest widoczne. Jednak można zbadać je przy użyciu innej potężnej broni – danych dotyczących ruchu tego ciała niebieskiego.

Odkąd Dawn weszła na orbitę wokół Ceres, naukowcy mogą zmierzyć różnice w polu grawitacyjnym tej planety karłowatej dzięki śledzeniu zmian w ruchu sondy. Różnice oddziaływania grawitacyjnego Ceres zostały przedstawione po raz pierwszy w piśmie „Nature”. Zapewniają one wskazówki, które pozwalają na poznanie wnętrza Ceres.

Ryan Park przewodzi grupie badającej dynamikę Układu Słonecznego. Jest też głównym autorem opublikowanych badań. Tłumaczy, że nowe dane sugerują słabe wnętrze Ceres. Co więcej, woda i inne lekkie materiały częściowo oddzieliły się od skał podczas wczesnej fazy ogrzewania w historii tego ciała niebieskiego.

Pole grawitacyjne planety karłowatej jest mierzone poprzez monitorowanie sygnałów radiowych przesyłanych do sondy Dawn i później odbieranych z powrotem na Ziemi. Wykorzystuje się do tego Deep Space Network. Jest to sieć ogromnych anten umieszczonych w trzech różnych lokacjach na naszym globie, które zapewniają nieprzerwaną komunikację z pojazdami kosmicznymi. Używając sygnałów naukowcy mogą określić prędkość sondy Dawn z dokładnością do 0,1 mm/s i później obliczyć poszczególne aspekty dotyczące pola grawitacyjnego Ceres.

Ceres posiada istotną właściwość – zachowała równowagę hydrodynamiczną. Jej wnętrze jest wystarczająco słabe, by jej sposób rotowania warunkował kształt, który przybrała. Zostało to ustalone na podstawie porównania pola grawitacyjnego Ceres do jej kształtu. Równowaga hydrodynamiczna jest również jednym z powodów, dlaczego w 2006r. obiekt ten został sklasyfikowany właśnie jako planeta karłowata.

Wizualizacja przedstawiająca strukturę wewnętrzną Ceres.

Wizualizacja przedstawiająca strukturę wewnętrzną Ceres.

Ponadto na podstawie nowych danych można stwierdzić, że Ceres jest zróżnicowana, czyli posiada różne pod względem kompozycji warstwy na różnych głębokościach. Najbardziej gęsta warstwa stanowi jądro planety karłowatej. Udało się również potwierdzić przypuszczenia, że Ceres ma dużo mniejszą gęstość od Ziemi, Księżyca, asteroidy Westy (poprzedniego celu sondy Dawn) i innych skalistych obiektów w Układzie Słonecznym. Dodatkowo, już od dawna rozpatrywano możliwość, że mogą tam występować materiały o małej gęstości, w tym lód, który, jak wskazują badania, oddzielił się od skał i wraz z innymi substancjami o podobnej gęstości uniósł się do wyższych warstw.

„Odkryliśmy, że podziały pomiędzy poszczególnymi warstwami we wnętrzu Ceres są mniej widoczne niż na Księżycu czy planetach w naszym układzie” opowiada Park. „Ziemia ze swoim metalicznym jądrem, półpłynnym płaszczem i zewnętrzną skorupą ma bardziej przejrzystą strukturę niż Ceres.”

Naukowcy odkryli też, że wysoko położone strefy na Ceres wypierają masę we wnętrzu. Jest to zjawisko analogiczne do unoszenia się łódki na wodzie – ilość wypartej wody zależy od masy łódki. Podobnie, słaby płaszcz Ceres może zostać wypchnięty przez masę gór i innych elementów topograficznych najbardziej zewnętrznej warstwy. Ten fenomen został zaobserwowany na planetach, w tym na Ziemi, ale po raz pierwszy potwierdzono jego zajście na Ceres.

Poznana gęstość tej planety karłowatej, bazując na danych dotyczących grawitacji, umożliwia badaczom nowe spojrzenie na wczesną historię Ceres – jakie procesy mogły zajść w jej wnętrzu. Dzięki kombinacji nowych danych z poprzednimi, zebranymi również przez sondę Dawn, dotyczącymi kompozycji na powierzchni planety, można zrekonstruować jej historię. Woda musiała się przemieszczać pod antyczną powierzchnią, ale wnętrze nie ogrzało sie do temperatury, w której topią się krzemiany i formuje się metaliczne jądro.

„Z poprzednich badań Dawn wiemy, że musiały być interakcje pomiędzy wodą i skałami we wnętrzu Ceres. To, w połączeniu z nowym profilem gęstości, mówi nam, że Ceres doświadczyła kompleksowej termicznej historii.” dopowiada Carol Raymond, współautor publikacji.

Autor

Anna Wizerkaniuk
Anna Wizerkaniuk

Zastępca redaktor naczelnej portalu astronomicznego AstroNET, związana z Klubem Astronomicznym "Almukantarat"