Misterio resuelto: las áreas brillantes en Ceres provienen del agua salada debajo

La nave espacial Dawn capturó imágenes en el visible e infrarrojo, que combinadas crearon esta vista en falso color de una región en el cráter Occator. Éste tiene 57 millas de ancho (92 kilómetros de ancho) en el planeta enano Ceres (en el Cinturón Principal de asteroides ). entre Marte y Júpiter). 
Aquí, salmuera recientemente expuesta, o líquidos salados, en el centro del cráter fueron empujados hacia arriba desde un depósito profundo debajo de la corteza. En esta vista, aparecen rojizas. Imagen grande y explicación.
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Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Los datos de la reciente misión Dawn de la NASA responden a dos preguntas sin resolver desde hace mucho tiempo. ¿Hay líquido dentro de Ceres y cuánto tiempo hace que el planeta enano estaba geológicamente activo?

La nave espacial Dawn de la NASA brindó a los científicos vistas extraordinarias en primer plano del planeta enano Ceres. Éste se encuentra en el Cinturón Principal de Asteroides entre Marte y Júpiter. Para cuando la misión terminó en Octubre de 2018, el orbitador se había acercado a menos de 22 millas (35 kilómetros) sobre la superficie. Reveló así, detalles nítidos de las misteriosas regiones brillantes por las que Ceres se había hecho conocido.

Los científicos habían descubierto que las áreas brillantes eran depósitos compuestos principalmente de carbonato de sodio, un compuesto de sodio, carbono y oxígeno. Es probable que provengan de un líquido que se filtró a la superficie y se evaporó, dejando una costra de sal altamente reflectante. Pero lo que aún no habían determinado era de dónde provenía ese líquido.

El hallazgo de esta investigación

Analizando los datos recopilados de la misión, los científicos concluyeron que el líquido proviene de un depósito profundo de salmuera o agua enriquecida con sal. Al estudiar la gravedad de Ceres, los científicos aprendieron más sobre la estructura interna del planeta enano. Pudieron determinar que el depósito de salmuera tiene aproximadamente 40 kilómetros (25 millas) de profundidad y cientos de millas de ancho.

Algunas de las lunas heladas del Sistema Solar Exterior se benefician del calentamiento interno generado por interacciones gravitacionales con un planeta grande. Pero este no es el caso para Ceres. La nueva investigación se centra en el cráter Occator de 92 kilómetros de ancho, hogar de las áreas brillantes más extensas. Confirma que Ceres es un mundo rico en agua como estos otros cuerpos helados.

Esta imagen de mosaico usa colores falsos para resaltar la salmuera recientemente expuesta, o líquidos salados. Éstos fueron empujados hacia arriba desde un depósito profundo debajo de la corteza de Ceres. En esta vista de una región del cráter Occator, aparecen rojizas. 
Imagen completa y título.
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
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Los hallazgos, también revelan el alcance de la actividad geológica en el cráter Occator. Aparecen en una colección especial de artículos publicados por Nature Astronomy, Nature Geoscience y Nature Communications el 10 de Agosto.

«Dawn logró mucho más de lo que esperábamos cuando se embarcó en su extraordinaria expedición extraterrestre», dijo el Director de la misión Marc Rayman. Él es miembro del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. «Estos nuevos y emocionantes descubrimientos del final de su larga y productiva misión son un maravilloso tributo a este extraordinario explorador interplanetario».

Resolviendo el misterio brillante

Este mosaico del cráter Occator de Ceres está compuesto por imágenes que la misión Dawn capturó en su segunda misión extendida, en 2018. Los pozos y montículos brillantes (primer plano) se formaron a partir de líquido salado. Éste emergió cuando el piso rico en agua de Occator se congeló después del impacto que formó el cráter hace unos 20 millones de años. ›Imagen completa y título.
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / USRA / LPI

Mucho antes de que Dawn llegara a Ceres en 2015, los científicos habían observado con telescopios, regiones brillantes difusas, pero se desconocía su naturaleza. Desde su órbita cercana a Ceres, Dawn capturó imágenes de dos áreas distintas y altamente reflectantes dentro del cráter Occator. Posteriormente se llamaron Cerealia Facula y Vinalia Faculae. («Faculae» significa áreas brillantes).

Los científicos sabían que los micrometeoritos frecuentemente golpean la superficie de Ceres, la desbastan y dejan escombros. Con el tiempo, ese tipo de acción debería oscurecer estas áreas brillantes. Entonces, su brillo indica que probablemente sean jóvenes. Tratar de comprender la fuente de las áreas y cómo el material podría ser tan nuevo fue el enfoque principal de la misión extendida final. Ello tuvo lugar de 2017 a 2018.

La investigación confirmó que las regiones brillantes son jóvenes, algunas tienen menos de 2 millones de años. También encontró que la actividad geológica que impulsa estos depósitos podría estar en curso. Esta conclusión dependía de que los científicos hicieran un descubrimiento clave. Compuestos de sal (cloruro de sodio unido químicamente con agua y cloruro de amonio) concentrados en Cerealia Facula.

Las sales contienen agua, suministrada desde el interior

En la superficie de Ceres, las sales que contienen agua se deshidratan rápidamente, en cientos de años. Pero las mediciones de Dawn muestran que todavía tienen agua, por lo que los fluidos deben haber llegado a la superficie muy recientemente. Esto es evidencia de la presencia de líquido debajo de la región del cráter Occator. También, de la transferencia continua de material desde el interior profundo a la superficie.

Los científicos encontraron dos vías principales que permiten que los líquidos lleguen a la superficie. «Para el gran depósito en Cerealia Facula, la mayor parte de las sales se suministraron desde un área fangosa justo debajo de la superficie. Ésta se derritió por el calor del impacto que formó el cráter hace unos 20 millones de años», dijo la Investigadora Principal de Dawn, Carol Raymond.«El calor del impacto disminuyó después de unos pocos millones de años. El impacto también creó grandes fracturas que podrían alcanzar el depósito profundo y de larga duración, permitiendo que la salmuera continúe filtrándose a la superficie».

Para obtener más información sobre Ceres, acércate y dale una vuelta al planeta enano. Utiliza la función de búsqueda en la parte inferior para explorar casi cualquier otra cosa en nuestro Sistema Solar. 
Ve la experiencia interactiva completa en Eyes on the Solar System
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Geología activa: reciente e inusual

En nuestro Sistema Solar, la actividad geológica helada ocurre principalmente en lunas heladas, donde es impulsada por sus interacciones gravitacionales con sus planetas. Pero ese no es el caso con el movimiento de salmueras a la superficie de Ceres. Esto sugiere que otros cuerpos grandes ricos en hielo que no son lunas también podrían estar activos.

Alguna evidencia de líquidos recientes en el cráter Occator proviene de los depósitos brillantes, pero otras pistas provienen de una variedad de colinas cónicas interesantes. Ellas recuerdan a los pingos de la Tierra: pequeñas montañas de hielo en regiones polares formadas por agua subterránea presurizada congelada. Tales características se han detectado en Marte, pero su descubrimiento en Ceres marca la primera vez que se han observado en un planeta enano.

A mayor escala, los científicos pudieron mapear la densidad de la estructura de la corteza de Ceres en función de la profundidad. Constituye una novedad en un cuerpo planetario rico en hielo. Usando medidas de gravedad, encontraron que la densidad de la corteza de Ceres aumenta significativamente con la profundidad. Pero mucho más allá del simple efecto de la presión. Los investigadores infirieron que al mismo tiempo que el embalse de Ceres se congela, la sal y el lodo se incorporan a la parte inferior de la corteza.

El destino de Dawn

Dawn es la única nave espacial en orbitar dos destinos extraterrestres, Ceres y el asteroide gigante Vesta, gracias a su eficiente sistema de propulsión de iones. Llegó un momento en que Dawn utilizó lo último de un combustible clave, la hidracina, para un sistema que controla su orientación. Entonces no pudo apuntar a la Tierra para comunicaciones ni apuntar sus paneles solares al Sol para producir energía eléctrica. Como se descubrió que Ceres tenía materiales orgánicos en su superficie y líquido debajo de ella, la misión debía cumplir las reglas de protección planetaria. Estas requerían que Dawn se colocara en una órbita de larga duración que evitaría que impactara al planeta enano durante décadas.

JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, administra la misión de Dawn para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Dawn es un proyecto del «Discovery Program» de la dirección, administrado por el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama. JPL es responsable de la ciencia general de la misión Dawn. Northrop Grumman en Dulles, Virginia, diseñó y construyó la nave espacial. El Centro Aeroespacial Alemán, el Instituto Max Planck de Investigación del Sistema Solar, la Agencia Espacial Italiana y el Instituto Astrofísico Nacional Italiano son socios internacionales en el equipo de la misión.

Para obtener una lista completa de los participantes de la misión, visite:

https://solarsystem.nasa.gov/missions/dawn/overview/

Fuente: NASA Jet Propulsion Laboratory – Calthec.

Artículo original: «Mystery Solved: Bright Areas on Ceres Come From Salty Water Below«. August 10, 2020.

Material relacionado

Un comentario del trabajo se encuentra en:

El descubrimiento de Ceres

Giuseppe Piazzi utilizó este instrumento, llamado Círculo Ramsden, para descubrir Ceres el 1 de enero de 1801. El telescopio se encuentra en exhibición en el Observatorio de Palermo, en Sicilia.  Ampliar imagen.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / Observatorio de Palermo.

El día de Año Nuevo de 1801, en los albores del siglo XIX, fue un momento histórico para la Astronomía, y para una misión espacial llamada “Amanecer” (“Dawn” en Inglés) más de 200 años más tarde. Esa noche, Giuseppe Piazzi apuntó su telescopio hacia el cielo y  observó un objeto lejano que ahora conocemos como Ceres.

Sobre Ceres visto por Dawn

Toda la información sobre la misión Dawn y Ceres, se encuentran en los siguientes sitios:

Materiales en las Manchas Brillantes de Ceres.

Rotación de Ceres y el cráter Occator. El planeta enano Ceres se muestra en estas representaciones de colores falsos, que resaltan las diferencias en los materiales de la superficie. Las imágenes de la nave espacial Dawn se utilizaron para crear una película de Ceres girando, seguida de una vista elevada del cráter.
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

En dos estudios publicados en la revista Nature, se revelan dos de los secretos mejor guardados de Ceres, gracias a los datos suministrados por la nave espacial Dawn. Ellos incluyen ideas muy esperadas acerca de las manchas brillantes, distribuidas en toda la superficie del planeta enano.

Uno de los estudios, identifica el material brillante con una clase de sal. El otro sugiere la detección de arcillas ricas en amoniaco, dando lugar a preguntas sobre el origen de Ceres, ¿cómo se formó?

Variaciones en las Manchas brillantes

Se ven los parches de material brillantes en el crater Occator y en otros muchos lugares. Nuevas observaciones utilizando el espectrógrafo HARPS del telescopio de 3.6 metros de ESO en La Silla Chile, han revelado inesperados cambios diarios en estas manchas, sugiriendo que ellas cambian bajo la influencia de la luz solar a medida que Ceres rota.
Crédito:ESO/L.Calçada/NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/Steve Albers/N. Risinger (skysurvey.org

Observaciones de gran precisión, obtenidas con el espectrógrafo HARPS  (instalado en el Telescopio de 3,6 metros de ESO en La Silla, Chile) han detectado, no sólo el movimiento de las manchas debido a la rotación de Ceres sobre su eje. También detectaron inesperadas variaciones adicionales, que sugieren que el material de los puntos brillantes es volátil y se evapora con la luz del Sol.

Buscando hielo en Ceres – Selección de recursos sobre Ceres y la misión Dawn

Esta animación muestra a Ceres al que se le ha superpuesto la concentración de hidrógeno determinada a partir de los datos adquiridos por “GRaND”. Este es el Detector de Rayos Gama y de Neutrones (su sigla en inglés es “GRaND”: Gamma Ray and Neutron Detector), a bordo de la nave espacial Dawn de la NASA. El instrumento mide el contenido de  hidrógeno en el primer metro del regolito, el material suelto en la superficie de Ceres. La escala de colores da el contenido de hidrógeno en unidades equivalentes de agua, asumiendo que todo el hidrógeno presente está en forma de agua. El color azul indica los lugares donde el contenido de hidrógeno es alto, cerca de los polos. El rojo indica menor contenido, en latitudes más bajas.En realidad el hidrógeno está presente de dos maneras. En forma de hielo de agua y en forma de minerales hidratados (tales como OH, en el grupo de minerales de las serpentinas).La información en color está superpuesta a un mapa de relieve sombreado que brinda el contexto.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI.

A primera vista, Ceres, el cuerpo más grande del Cinturón Principal de Asteroides, no puede tener un aspecto helado (contener hielo). Las imágenes de la nave espacial Dawn de la NASA han revelado un nuevo mundo. Es Oscuro, lleno de cráteres y cuya área más brillante está hecha de sales altamente reflectantes – no hielo. Pero los estudios científicos publicados de Dawn muestran dos líneas distintas de pruebas de existencia de hielo en o cerca de la superficie de Ceres. Los investigadores presentaron estos resultados en la reunión del 2016 de la Unión Geofísica Americana en San Francisco.

El siguiente artículo lo presenta y contiene una rica selección de recursos sobre Ceres y la Misión Dawn

Sobre los «Pingos»

¿Qué tienen en común el Círculo Polar Ártico, un área cercana al ecuador de Marte y el objeto más grande que orbita entre Marte y Júpiter? Los pingos árticos son el arquetipo de esta característica. Es posible que los tres alberguen pingos : colinas llenas de hielo en forma de cúpula creadas por agua subterránea y hielo que sube a la superficie.

Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas de Georgia Tech, están estudiando esa posible «Conexión Pingo». Podría conducir a nuevos conocimientos sobre el papel del agua en la configuración de la geología de los cuerpos helados en otras partes del Sistema Solar. También, a una mejor comprensión de los posibles impactos de los pingos en el clima de la Tierra.

Curiosidades

La superficie de Ceres

Representación gráfica de la superficie y estructura interna de Ceres. La superficie de Ceres está cubierta de materiales provenientes de otro lugar.
Crédito:
LAN, NASA JPL-Calthec, UCLA, MPS, DLR, IDA.

La aparición de pequeños cuerpos en el Sistema Solar Exterior podría ser engañosa. Los asteroides y los planetas enanos pueden camuflarse con una capa exterior de material que en realidad proviene de algún otro lugar.

Utilizando datos recopilados por SOFIA, los investigadores detectaron la presencia de cantidades sustanciales de material en la superficie de Ceres que parecen ser fragmentos de otros asteroides. Esto es contrario a la clasificación de composición de la superficie actualmente aceptada de Ceres. Esto sugiere que el cuerpo más grande en el Cinturón Principal de Asteroides está cubierto por un material que ha disfrazado parcialmente su composición real.

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