Геология Цереры
Геология Цереры — это научное исследование поверхности, коры и недр карликовой планеты Церера . Он стремится понять и описать состав Цереры, формы рельефа, эволюцию, а также физические свойства и процессы. Исследование опирается на такие области, как геофизика , дистанционное зондирование , геохимия , геодезия и картография (см. Планетарная геология ).
До прибытия космического корабля НАСА Dawn в 2015 году знания о геологии Цереры ограничивались спектроскопическими исследованиями с помощью земно-орбитальных и наземных телескопов, которые предварительно определили общий состав поверхности карликовой планеты. [2] [3] Термодинамические модели внутренней части и эволюции Цереры также были построены на основе таких свойств, как ее форма и объемная плотность. [4] Данные миссии Dawn не только подтвердили многие результаты более ранних исследований, но и значительно расширили наше понимание состава и эволюции Цереры. [5] превратив его из преимущественно астрономического объекта в геологический.
Церера диаметром 964 км является крупнейшим объектом в главном поясе астероидов и составляет около трети общей массы пояса. Церера обладает достаточной гравитацией, чтобы принять округлую эллипсоидную форму, что позволяет предположить, что она близка к гидростатическому равновесию. [6] — одно из условий определения карликовой планеты по версии Международного астрономического союза (МАС).
Несмотря на большие размеры по сравнению с астероидами, Церера мала по сравнению со многими другими твердыми телами Солнечной системы . Например, он составляет всего 28% от размера земной Луны и 41% от размера Плутона , еще одной карликовой планеты. По размеру он сравним со Сатурна спутниками Тефией и Дионой . Небольшой размер Цереры означает, что она охлаждалась гораздо быстрее, чем полноразмерные планеты и более крупные спутники, что ограничивало степень ее тепловой эволюции. [7]
Средняя плотность Цереры 2162 кг/м. 3 находится на полпути между породой (~3000 кг/м 3 ) и лед (~1000 кг/м 3 ). Это означает, что вода в той или иной форме составляет 17–27% от общей массы. [4] Вода присутствует как в виде льда, так и в виде гидратированных и гидроксилированных минералов. Считается, что Церера, самое богатое водой тело во внутренней части Солнечной системы после Земли, когда-то содержала подземный океан. [8] остатки которого могут все еще существовать как глобальный резервуар или как карманы рассолов (соленой воды) на глубине. [5] Присутствие жидкой воды имеет астробиологическое значение, поскольку любая существующая вода может стать средой обитания для жизни.
Церера вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 2,77 астрономических единиц (а.е.), недалеко от центра пояса астероидов. Он получает лишь 15% солнечной энергии, как Земля, а максимальная дневная температура на экваторе составляет 235 К (-38°С). [9] Эта температура все еще достаточно высока, поэтому поверхностный лед нестабилен и имеет тенденцию сублимировать в геологических временных масштабах. [10]
Церера — темный объект, имеющий геометрическое альбедо 0,094. [11] это означает, что в среднем его поверхность отражает только 9% падающего на нее солнечного света. Состав материала, обуславливающего низкое альбедо, остается неопределенным, но графитированные соединения углерода или минерал магнетит . предполагаются [5]
Церера имеет спектральное сходство с астероидами C-типа . [3] которые богаты летучими веществами и углеродистыми соединениями. Цереру также иногда относят к астероидам G-типа . [12] [13] который является подтипом Толена C-класса и характеризуется обильными слоистыми силикатами , такими как глинистые минералы . Церера не связана ни с каким семейством астероидов или с известными метеоритами . [14]
Внутренняя структура
[ редактировать ]
Цереры Сплющенность соответствует дифференцированному телу, каменистому ядру, покрытому ледяной мантией . [15]
Эта мантия толщиной 100 километров (23–28% Цереры по массе; 50% по объему ) [16] содержит до 200 миллионов кубических километров воды, что превышает количество пресной воды на Земле . [17] Кроме того, некоторые характеристики его поверхности и истории (например, расстояние от Солнца, которое ослабило солнечную радиацию настолько, что позволило включить некоторые компоненты с довольно низкой температурой замерзания во время его формирования) указывают на присутствие летучих материалов в интерьер Цереры. [18]
Было высказано предположение, что остатки слоя жидкой воды (или мутного океана) могли сохраниться до наших дней под слоем льда. [19] [20] Измерения, проведенные Dawn, подтверждают, что Церера частично дифференцирована и имеет форму гидростатического равновесия , самого маленького из известных равновесных тел. [21] В 2020 году исследователи сообщили о доказательствах того, что под поверхностью Цереры есть резервуар с морской водой, что указывает на возможные подземные соленые океаны. [22]
Церера имеет каменистую пыльную кору с большими отложениями солей, таких как карбонат натрия и хлорид аммония . [23]
Ориентация
[ редактировать ]Церера имеет осевой наклон около 4°. [24] небольшая часть его полюса в настоящее время недоступна для наблюдения с Dawn . Церера вращается каждые 9 часов 4 минуты в прямом направлении с запада на восток .
Кратеры
[ редактировать ]Ударные кратеры на Церере имеют широкий спектр внешнего вида. Большое количество кратеров Церериана имеют центральные вершины. Сопоставляя наличие или отсутствие центральных пиков с размерами кратеров, ученые могут сделать вывод о свойствах коры Цереры, например о ее прочности. Вместо пика в центре некоторые кратеры содержат большие ямы, впадины, которые могут быть результатом выхода газов после удара. [25]
Поверхность Цереры имеет большое количество кратеров с низким рельефом, что указывает на то, что они лежат на относительно мягкой поверхности, вероятно, состоящей из водяного льда. Кратер Керван представляет собой чрезвычайно низкий рельеф, диаметром 283,88 километра , напоминающий большие плоские кратеры на Тетисе и Япете . Для своего размера он явно неглубокий и не имеет центральной вершины, которая, возможно, была разрушена кратером шириной 15 километров в центре. Кратер, вероятно, более старый по сравнению с остальной поверхностью Цереры, поскольку он перекрывается почти всеми остальными объектами в этом районе. [ нужна ссылка ]
Огни
[ редактировать ]Несколько ярких деталей на поверхности карликовой планеты Церера были обнаружены космическим кораблем Dawn в 2015 году. [26] Самое яркое пятно расположено в центре кратера Оккатор и называется «яркое пятно 5». На Церере обнаружено 130 ярких областей, которые, как полагают, представляют собой глины, богатые солью или аммиаком. [27] Ученые сообщили, что яркие пятна на Церере могут быть связаны с типом соли в 2015 году, в частности с формой рассола, содержащего гексагидрат сульфата магния (MgSO 4 ·6H 2 O); Также было обнаружено, что пятна связаны с глинами, богатыми аммиаком. [28]
Каньоны
[ редактировать ]
множество длинных, прямых или слегка изогнутых каньонов Доун обнаружила . Геологам еще предстоит определить, как они образовались, и вполне вероятно, что за это ответственны несколько разных механизмов. Некоторые из них могут оказаться результатом сжатия коры Цереры, поскольку тепло и другая энергия, накопленная при формировании, постепенно излучается в космос. Когда чудовище медленно остыло, напряжения могли разрушить каменистую ледяную . землю Другие могли возникнуть при столкновении с другими объектами, разрушающими местность. [25]
Монтес
[ редактировать ]
Самая выдающаяся гора Цереры — гора Ахуна . [29] возможный криовулканический купол [30] около 6 километров в высоту и 15 километров в ширину у основания. Он был обнаружен на снимках, полученных космическим кораблем Dawn на орбите Цереры в 2015 году.
Яркие полосы проходят сверху вниз по его склонам; Считается, что эти полосы содержат соли , подобные более известным ярким пятнам Церериана . Небольшое количество кратеров на здании Ахуна Монс позволяет предположить, что возраст криовулкана не может превышать 200 миллионов лет. [31] [32] и действительно, модели пластической релаксации льда на широте горы Ахуна соответствуют этому возрасту. [30]
На Церере двадцать два идентифицированных монте. Большинство из них со временем существенно расслабились, и только после моделирования ожидаемых форм старых криовулканов они были идентифицированы. Подсчитано, что на Церере в среднем происходит один такой криовулкан каждые 50 миллионов лет. [30] Ямор Монс (ранее называвшийся Исоло Монс), расположенный недалеко от северного полюса, имеет диаметр 16 км. [33] Это единственная церерийская гора, имеющая форму горы Ахуна, хотя она и старая и потрепанная, но низкие температуры на полюсе сохранили ее форму. [30] Либералия Монс находится недалеко от экватора и имеет диаметр 90 км. [34]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Данные Dawn с Цереры публично опубликованы: наконец-то раскрасьте глобальные портреты!» . www.planetary.org . Проверено 4 февраля 2016 г.
- ^ Кинг, ТВВ; Кларк, Р.Н.; Кальвин, ВМ; Шерман, Д.М.; Браун, Р.Х. (20 марта 1992 г.). «Свидетельства наличия аммонийсодержащих минералов на Церере». Наука . 255 (5051): 1551–1553. Бибкод : 1992Sci...255.1551K . дои : 10.1126/science.255.5051.1551 .
- ^ Jump up to: а б Ривкин А.С.; Волкардсен, Эль; Кларк, Бельгия (декабрь 2006 г.). «Состав поверхности Цереры: открытие карбонатов и богатых железом глин» (PDF) . Икар . 185 (2): 563–567. Бибкод : 2006Icar..185..563R . дои : 10.1016/j.icarus.2006.08.022 .
- ^ Jump up to: а б МакКорд, ТБ; Сотин, К. (21 мая 2005 г.). «Церера: эволюция и современное состояние». Журнал геофизических исследований . 110 (Е5). Бибкод : 2005JGRE..110.5009M . дои : 10.1029/2004JE002244 .
- ^ Jump up to: а б с МакКорд, ТБ; Комб, JP; Кастильо-Рогез, Х.К.; Максуин, штат Хайю; Преттиман, TH (май 2022 г.). «Церера, влажная планета: вид после рассвета». Геохимия . 82 (2). Бибкод : 2022ЧЭГ...82л5745М . doi : 10.1016/j.chemer.2021.125745 .
- ^ Вернацца, П.; Усуэ, Ф.; Хасэгава, С. (2022). «Удаленное наблюдение главного пояса» Весты и Цереры: выводы миссии Dawn о происхождении Солнечной системы , Марчи, С., Раймонд, Калифорния, Рассел, Коннектикут, ред., Издательство Кембриджского университета: Кембридж, Великобритания, 266 стр.
- ^ Ли, JY. и Кастильо-Рогез, Х.К. (2022 г.). Глава 3: «Обзор миссии Dawn» в книге «Церера: богатый льдом мир во внутренней солнечной системе » (Достижения планетарной науки, том 6), World Scientific Publishing, 256 стр.
- ^ Кастильо-Рогез, JC и др. (2020). Церера: астробиологическая цель и возможный океанический мир. Астробиология , 20 (2).
- ^ Тоси, Ф. и др. (2015). Температура поверхности карликовой планеты Церера: предварительные результаты Dawn. 46-я конференция по наукам о Луне и планетах, тезисы № 1745.
- ^ Хейн, П.О. и Ааронсон, О. (2015). Термическая устойчивость льда на Церере с неровным рельефом. Журнал геофизических исследований: Планеты , 120 , 1567–1584, doi:10.1002/2015JE004887.
- ^ Чиарниелло, М. и др. (2017). Спектрофотометрические свойства карликовой планеты Церера, полученные спектрометром ВИР на борту миссии Dawn, Astronomy & Astrophysicals , 598 , A130.
- ^ Германн, JT; Фибер-Бейер, СК; Гаффи, MJ (2022). Доказательства наличия гидратированных минералов в VNIR-спектрах астероидов G-класса: первый взгляд. Икар , 377 , 114916.
- ^ Бурбин, TH (1998). Могут ли астероиды G-класса быть родительскими телами хондритов CM? Метеоритика и планетология , 33 , 253–258.
- ^ Рассел, Коннектикут и др. (2016). Рассвет прибывает на Цереру: исследование маленького, богатого нестабильностью мира. Наука , 353 (6303).
- ^ Томас, ПК; Паркер, Дж. Вм.; Макфадден, Луизиана; и др. (2005). «Дифференциация астероида Церера, показываемая по его форме». Природа . 437 (7056): 224–226. Бибкод : 2005Natur.437..224T . дои : 10.1038/nature03938 . ПМИД 16148926 . S2CID 17758979 .
- ^ 0,72–0,77 безводной породы по массе, согласно Уильяму Б. Маккиннону (2008) «О возможности инъекции крупных ОПК во внешний пояс астероидов» . Американское астрономическое общество, собрание DPS № 40, № 38.03. Бибкод : 2008DPS....40.3803M.
- ^ Кэри, Бьорн (7 сентября 2005 г.). «Самый большой астероид может содержать больше пресной воды, чем Земля» . SPACE.com . Архивировано из оригинала 18 декабря 2010 года . Проверено 16 августа 2006 г.
- ^ Керри, Бенуа; и др. (2007). «Картирование в ближнем инфракрасном диапазоне и физические свойства карликовой планеты Церера» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 478 (1): 235–244. arXiv : 0711.1152 . Бибкод : 2008A&A...478..235C . дои : 10.1051/0004-6361:20078166 . S2CID 6723533 . Архивировано из оригинала (PDF) 30 мая 2008 года.
- ^ МакКорд, ТБ; Сотин, К. (21 мая 2005 г.). «Церера: эволюция и современное состояние» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 110 (Е5): E05009. Бибкод : 2005JGRE..110.5009M . дои : 10.1029/2004JE002244 .
- ^ О'Брайен, ДП; Трэвис, Би Джей; Фельдман, WC; Сайкс, М.В.; Шенк, ПМ; Марчи, С.; Рассел, Коннектикут; Раймонд, Калифорния (март 2015 г.). «Возможность вулканизма на Церере из-за утолщения земной коры и повышения давления в подземном океане» (PDF) . 46-я конференция по наукам о Луне и планетах . п. 2831 . Проверено 1 марта 2015 г.
- ^ Лакдавалла, Эмили (12 ноября 2015 г.). «ДПС 2015: Первая разведка Цереры к рассвету» . Планетарное общество .
- ^ «Рассвет НАСА показывает недавние изменения на поверхности Цереры» . НАСА . 10 августа 2020 г. Проверено 17 июля 2024 г.
- ^ «Подробно: Церера» . Исследование Солнечной системы НАСА . Проверено 24 сентября 2023 г.
- ^ «Файл ядра SPICE Asteroid Ceres P_constants (PcK)» (txt) . Проверено 21 августа 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Dawn Journal: интригующая геология Цереры» . www.planetary.org . Проверено 10 марта 2016 г.
- ^ «Таинственные яркие пятна сияют на карликовой планете Церера (фотографии)» . Space.com . 18 февраля 2015 года . Проверено 5 февраля 2016 г.
- ^ «Рассвет и Церера: раскрыта карликовая планета [инфографика]» . Форбс . Проверено 27 марта 2016 г.
- ^ «Новые ключи к разгадке ярких пятен и происхождения Цереры» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 13 марта 2016 г.
- ^ «Названия планет: Монс, Монтес: Ахуна Монс на Церере» . Planetarynames.wr.usgs.gov . Проверено 9 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с д Церера забирает жизнь ледяного вулкана за раз , 17 сентября 2018 г.
- ^ «Глубокие морозы сжимают карликовую планету Церера» . ASU сейчас: доступ, совершенство, влияние . 15 декабря 2015 года . Проверено 9 марта 2016 г.
- ^ «Ледяные вулканы и многое другое: карликовая планета Церера продолжает удивлять» . Space.com . Сентябрь 2016.
- ^ «Ямор Монс» . Справочник планетарной номенклатуры . Геологическая служба США . Проверено 24 декабря 2016 г.
- ^ «Либералия Монс» . Справочник планетарной номенклатуры . Геологическая служба США . Проверено 24 декабря 2016 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ландау, Элизабет (24 июля 2018 г.). «Что похоже на Цереру на Земле?» . Лаборатория реактивного движения.
