¿Dónde está el hielo en Ceres?.

En el cinturón de asteroides, reside el clasificado como planeta enano (término creado por la Unión Astronómica Internacional (UAI) para definir esta nueva clase de cuerpos celestes) Ceres, el cual es el objeto más grande de este cinturón. Esta región del sistema solar está comprendida aproximadamente entre las órbitas de Marte y Júpiter.

Imagen esquemática del cinturón de asteroides. Se muestra el cinturón principal, entre las órbitas de Marte y Júpiter, y el cinturón de Kuiper, y la familia local de planetas enanos: Ceres, Plutón, Makemake y Eris. Ceres orbita en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter. Makemake, al igual que Plutón, es parte del Cinturón de Kuiper, que es una región de miles de millones de objetos helados que orbitan más allá de Neptuno. La órbita de Eris es aún más lejana.

Las imágenes de la sonda espacial Dawn de la NASA han revelado un mundo oscuro y crateralizado, cuya área más brillante está hecha de sales altamente reflectantes, no de hielo. Pero los estudios recientemente publicados de científicos de la misión Dawn muestran dos líneas de evidencia para el hielo en o cerca de la superficie de este planeta enano. Los investigadores están presentando estos hallazgos en la reunión de la Unión Geofísica Americana de 2016 en San Francisco.

Carol Raymond, de la misión Dawn, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA: “Estos estudios apoyan la idea de que el hielo se separó de la roca a principios de la historia de Ceres, formando una capa incrustada rica en hielo, y que el hielo se ha mantenido cerca de la superficie durante la historia de la evolución del sistema solar”. “Al encontrar cuerpos que eran ricos en agua en el pasado lejano, podemos descubrir pistas sobre dónde podría haber existido la vida en el sistema solar temprano”, dijo Raymond.

Todo indica que el hielo no se localiza sólo en unos pocos cráteres, el hielo está por todas partes en Ceres. La superficie más alta de Ceres es rica en hidrógeno, con concentraciones más altas en latitudes medias y altas, consistentes con amplias extensiones de hielo de agua, según un nuevo estudio en la revista Science.

El siguiente vídeo, muestra el sobrevuelo de la sonda espacial Dawn sobre el cráter Occator en Ceres, el hogar de la zona más brillante del planeta enano. Se postula que esta puede haber sido producida por surgencia de líquidos ricos en sal después del impacto que formó el cráter. El paso elevado animado incluye vistas topográficas y de color mejorado del cráter, resaltando la función de domo central.

               

Los investigadores utilizaron el instrumento de medición de partículas y rayos gamma GRaND para determinar las concentraciones de hidrógeno, hierro y potasio en la parte más alta. GRaND mide el número y la energía de los rayos gamma y los neutrones que emanan de Ceres. Los neutrones se producen a medida que los rayos cósmicos galácticos interactúan con la superficie de Ceres. Algunos neutrones se absorben en la superficie, mientras que otros escapan. Dado que el hidrógeno disminuye la velocidad de los neutrones, se asocia con un menor número de neutrones que escapan. En Ceres, es probable que el hidrógeno esté en forma de agua congelada.

El siguiente vídeo muestra la escala de color que da el contenido de hidrógeno en unidades equivalentes de agua, lo que supone que todo el hidrógeno está en forma de H2O. El azul indica donde el contenido de hidrógeno es más alto, cerca de los polos, mientras que el rojo indica un contenido más bajo en latitudes más bajas.

En realidad, parte del hidrógeno está en forma de hielo de agua, mientras que una parte del hidrógeno está en forma de minerales hidratados (como OH, en minerales del grupo serpentino). La información de color se superpone en el mapa de relieve sombreado para el contexto.

Los investigadores han descubierto que en lugar de una capa de hielo sólido, es probable que haya una mezcla porosa de materiales rocosos en los que el hielo llena los poros. Los datos de GRaND muestran que la mezcla es aproximadamente 10 por ciento de hielo.

“Estos resultados confirman predicciones hechas hace casi tres décadas que el hielo puede sobrevivir por miles de millones de años justo debajo de la superficie de Ceres”, dijo Prettyman. “La evidencia refuerza el caso de la presencia de hielo de agua cerca de la superficie en otros asteroides del cinturón principal”.

Las concentraciones de hierro, hidrógeno, potasio y carbono proporcionan otra evidencia de que la capa superior de material que lo cubre  fue alterada por el agua líquida en el interior de Ceres. Los científicos teorizan que la desintegración de los elementos radiactivos dentro de Ceres produjo calor que impulsó este proceso de alteración, separando a Ceres en un interior rocoso y una concha exterior helada. La separación de hielo y roca conduciría a diferencias en la composición química de la superficie e interior de Ceres.

Debido a que los meteoritos llamados condritas carbonosas también fueron alterados por el agua, los científicos están interesados ​​en compararlos con Ceres. Estos meteoritos provienen probablemente de cuerpos que eran más pequeños que Ceres, pero tenían flujo de fluido limitado, por lo que pueden proporcionar pistas a la historia interior de Ceres. El estudio de la Ciencia muestra que Ceres tiene más hidrógeno y menos hierro que estos meteoritos, quizás porque las partículas más densas se hundieron mientras que los materiales ricos en salmuera subieron a la superficie. Alternativamente, Ceres o sus componentes pueden haberse formado en una región diferente del sistema solar que los meteoritos.

Where is the Ice on Ceres?

Un segundo estudio, dirigido por Thomas Platz del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, en Göttingen, Alemania, y publicado en la revista Nature Astronomy, se centró en los cráteres que están persistentemente en la sombra en el hemisferio norte de Ceres.

Los científicos examinaron de cerca cientos de cráteres fríos y oscuros llamados “trampas frías”, a menos de 260 grados Fahrenheit (110 Kelvin), son tan fríos que muy poco hielo se convierte en vapor en el transcurso de mil millones de años. Los investigadores encontraron depósitos de material brillante en diez de estos cráteres. En un cráter parcialmente iluminado por el sol, el espectrómetro de mapeo infrarrojo de Dawn confirmó la presencia de hielo.
Esto sugiere que el hielo de agua se puede almacenar en cráteres fríos y oscuros en Ceres. El hielo en las trampas frías ha sido previamente visto en Mercurio y, en algunos casos, en la Luna.

Todos estos cuerpos tienen inclinaciones pequeñas con respecto a sus ejes de rotación, por lo que sus polos son extremadamente fríos y salpicados con cráteres persistentemente sombreados. Los científicos creen que los cuerpos impactantes pueden haber entregado hielo a Mercurio y a la Luna. Sin embargo, los orígenes del hielo de Ceres en las trampas frías son más misteriosos.

Independientemente de su origen, las moléculas de agua en Ceres tienen la capacidad de saltar de las regiones más cálidas a los polos. Una atmósfera tenue del agua ha sido sugerida por la investigación anterior, incluyendo las observaciones del observatorio espacial de Herschel del vapor de agua en Ceres en 2012-13. Las moléculas de agua que salen de la superficie caerían sobre Ceres, y podrían aterrizar en trampas frías. Con cada salto hay una posibilidad de que la molécula se pierde al espacio, pero una fracción de ellos termina en las trampas frías, donde se acumulan.

Where is the Ice on Ceres?

El cráter Occator

El área más brillante de Ceres, en el cráter Occator del hemisferio norte, no brilla debido al hielo, sino más bien debido a las sales altamente reflectantes. La región brillante central del Occator, que incluye una bóveda con fracturas, se ha nombrado recientemente Cerealia Facula. El grupo de puntos menos reflexivos del cráter al este del centro se llama Vinalia Faculae. Este peculiar fenómeno de Occator, puede haberse formado en una combinación de procesos que se están  investigando actualmente.

Ralf Jaumann, científico planetario y co-investigador de Dawn en DLR: “El impacto que creó el cráter podría haber desencadenado el surgimiento de líquido desde el interior de Ceres, que dejó atrás las sales”.

Dawn comenzó su fase de misión extendida en Julio de este año 2016, y actualmente está volando en una órbita elíptica a más de 7.200 kilómetros de Ceres.

Durante la misión primaria, Dawn orbitó y logró todos sus objetivos originales en Ceres y el protoplaneta Vesta, que la nave espacial visitó de Julio de 2011 a Septiembre de 2012.

El siguiente vídeo compara el contenido de hidrógeno del regolito de Ceres, con el del asteroide protoplaneta Vesta. Estos datos muestran que Vesta es un mundo mucho más seco, con un porcentaje mucho menor de hidrógeno en su regolito.  Ambos mapas fueron producidos a partir de datos adquiridos por el instrumento GRaND de la sonda Dawn.

La misión de Dawn es administrada por JPL (Jet Propulsion Laboratory) para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. Dawn es un proyecto del Programa de Descubrimiento de la Dirección, administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. UCLA es responsable de la ciencia general de la misión de Dawn. Orbital ATK, Inc., en Dulles, Virginia, diseñó y construyó la nave espacial. El Centro Aeroespacial Alemán, el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, la Agencia Espacial Italiana y el Instituto Nacional de Astrofísica de Italia son socios internacionales en el equipo de la misión.

-Más información sobre Dawn y Ceres Blog de GAME: http://blog.meteorologiaespacial.es/?s=ceres

-Para una lista completa de los participantes de la misión: http://dawn.jpl.nasa.gov/mission.

-Para más información sobre la misión de Dawn: http://dawn.jpl.nasa.gov.

 

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