Нестабильность в масштабе полушария объясняет загадочные особенности карликовой планеты Церера
Церера — крупнейшее тело в поясе астероидов. Поскольку при этом Церера относительная маленькая по сравнению с планетами, при ее формировании не хватило гравитационной энергии, чтобы нагреть внутреннюю часть. Ученые исследовали, может ли тепло, выделяемое при распаде радиогенных элементов, вызывать тектонизм, ледяной вулканизм и доказательства гидротермальной активности в прошлом, которые были задокументированы миссией НАСА «Dawn». Используя компьютерное моделирование, они обнаружили асимметричную нестабильность планетарного масштаба (одно полушарие вверху, одно полушарие внизу), когда небольшое сферическое тело нагревается из-за распада радиогенных элементов внутри. Они показали, что эта нестабильность планетарного масштаба может объяснить многие загадочные особенности Цереры, в том числе высокое топографическое плато, зоны разломов и отсутствие крупных кратеров.
Миссия «Dawn» (Рассвет) была первым космическим аппаратом, посетившим Цереру, крупнейший объект пояса астероидов с радиусом около 470 км.
Церера имеет много особенностей, обычно связанных с активными ледяными телами, включая гидротермальные, криовулканические и тектонические особенности.
Карликовая планета, вероятно, образовалась между 3 и 5 миллионами лет после образования богатых кальцием и алюминием включений — старейших твердых тел, образовавшихся в Солнечной системе, — и частично дифференцировалась в тело со скалистой внутренней частью и корой, состоящей из горных пород, солей, клатратов, водяного льда и, возможно, богатого органическими веществами материала.
«Долгое время наше представление о Церере было нечетким», — сказал ведущий автор исследования профессор Скотт Кинг, геолог из Департамента наук о Земле Технологического института Вирджинии.
Он и его коллеги хотели узнать, как такое маленькое тело, как Церера, может генерировать тепло, необходимое для такого рода геологической активности, и объяснять особенности поверхности, обнаруженные миссией Dawn.
С помощью моделирования они обнаружили, что распад радиоактивных элементов внутри Цереры может поддерживать ее активность.
«Столкновение между объектами, образующими планету, создает начальное тепло. Церера, напротив, так и не стала достаточно большой, чтобы стать планетой и таким же образом генерировать тепло», — сказал профессор Кинг.
Чтобы узнать, как она все еще может генерировать достаточно тепла для обеспечения геологической активности, исследователи использовали теории и вычислительные инструменты, ранее применявшиеся к более крупным планетам, для изучения внутренней части Цереры, и они искали доказательства, которые могли бы поддержать их модели в данных Dawn.
Их модель внутренней части карликовой планеты показала уникальную последовательность: сначала Церера была холодной, а затем нагревалась из-за распада радиоактивных элементов, таких как уран и торий, — которых было достаточно, чтобы питать ее активность, — пока внутренняя часть не стала нестабильной.
Эта нестабильность может объяснить некоторые особенности поверхности, сформировавшиеся на Церере, как показала миссия Dawn.
Большое плато образовалось только на одной стороне Цереры, а на другой стороне ничего не было, и разломы были сгруппированы в одном месте вокруг него.
Концентрация функций в одном полушарии сигнализировала о том, что произошла нестабильность, которая оставила видимые следы.
“Оказалось, что в модели можно показать, что там, где в одном полушарии была эта нестабильность, которая поднималась вверх, это вызывало растяжение на поверхности, и это соответствовало этим моделям переломов”, — сказал профессор Кинг.
Основываясь на модели, ученые показали, что Церера не следовала типичной для планеты схеме: сначала жарко, а потом прохладно, со своей собственной схемой: прохладно, жарко и снова прохладно.
“В этой статье мы показали, что радиогенного нагрева самого по себе достаточно, чтобы создать интересную геологию”, — сказал профессор Кинг.
Авторы видят сходство с Церерой в спутниках Урана Ариэле, Миранде и Титании, а также в спутниках Сатурна Рее, Дионе и Тетисе.
С дополнительными усовершенствованиями модели они с нетерпением ждут возможности исследовать их.
“Некоторые из этих лун не слишком отличаются по размеру от Цереры. Я думаю, что применение нашей модели было бы действительно захватывающим”, — сказал профессор Кинг.
Работа была опубликована в журнале AGU Advances.