Op Ceres barst zo nu en dan een ijsvulkaan uit volgens metingen NASA's ruimtesonde Dawn

Het dwergplaneetje Ceres heeft sinds maart vorig jaar bezoek van de Amerikaanse ruimtesonde Dawn, die het ijskoude hemellichaam tussen Mars en Jupiter van dichtbij bekijkt. Al sinds het naderen van de sonde springen de heldere plekken op het oppervlak in het oog. Wetenschappers zeggen nu dat er sprake moet zijn van vulkanen die min of meer gesmolten ‘ijslava’ spuwen.

2 september 2016

Op aarde kennen we vulkanen als plekken waar gesmolten gesteente door de aardkorst omhoog komt en stolt. Al langer denken wetenschappers dat dit proces ook mogelijk is met ijs. Op onder andere Saturnusmaan Titan en dwergplaneet Pluto werden bergen gevonden die mogelijk door ijsvulkanisme zijn ontstaan. Nu hebben wetenschappers sterke aanwijzingen dat er af en toe ook op Ceres een ijsvulkaan tot uitbarsting komt. Die conclusie is vrijdag samen met een reeks andere bevindingen over de dwergplaneet in Science gepubliceerd.

Mysterieuze witte vlekken

De plekken waar volgens de wetenschappers sprake is van ijsvulkanisme zijn onder andere de mysterieuze witte vlekken die de Dawn-sonde al meer dan een jaar in het vizier heeft. Gezien de verspreiding van de heldere plekken – naast een grote plek in het midden van de Occator-krater ook kleinere witte exemplaren daaromheen – gaan de wetenschappers ervan uit dat er ondergrondse kanalen bestaan waardoor min of meer vloeibaar materiaal beweegt: een mengsel van gehydrateerde zouten. Eind vorig jaar werd al bekend dat de heldere plekken uit zouten bestaan.

De Occator-krater op Ceres meet ongeveer 90 kilometer. In het heldere midden van de krater zijn sporen van ijsvulkanisme zichtbaar. — De Occator-krater op Ceres meet ongeveer 92 kilometer en is vier kilometer diep. In het heldere midden zijn volgens wetenschappers sporen van ijsvulkanisme zichtbaar. Helder is overigens relatief: omdat Ceres over het algemeen een erg donker hemellichaam is, zijn de lichtste plekken zo ‘helder’ als asfalt.
NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI/ LPI via Publiek domein

De wetenschappers schrijven ook over Ahuna Mons, een vier kilometer hoge en gladde berg op Ceres. De afwezigheid van kraters duidt erop dat dit een relatief jonge structuur is (die nog geen tijd heeft gehad om beschadigd te raken). Verder heeft Ahuna Mons een holle en ‘brokkelige’ top. De lange strepen op de flanken van de berg zijn waarschijnlijk veroorzaakt door naar beneden rollend materiaal. De eigenschappen van de berg komen volgens de wetenschappers overeen met computermodellen waarmee ze een ijsvulkaan simuleren. Bovendien zijn ze vergelijkbaar met sommige gesteente-vulkanen op aarde.

De vier kilometer hoge Ahuna Mons gezien door ruimtesonde Dawn. Volgens wetenschappers is de berg ontstaan door ijsvulkanisme. Het tijdstip van de meest recente geologische activiteit op Ahuna Mons wordt geschat op zo’n 200 miljoen jaar geleden.
NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA via Publiek domein

Water aan het oppervlak

Naast de aanwijzingen voor ijsvulkanisme werden astronomen verrast doordat het waterijs op een plek nog aanwezig is aan het oppervlak, in de jonge krater Oxo. Door de afwezigheid van een atmosfeer is waterijs namelijk onstabiel aan het oppervlak, het zou daar binnen tientallen jaren moeten verdwijnen. De wetenschappers gaan er daarom vanuit dat er op deze plek recentelijk een inslag of landverschuiving was. Een alternatieve verklaring voor de metingen is overigens watermoleculen die in het gesteente zitten ‘opgeslagen’, maar de wetenschappers gaan in dit geval uit van waterijs.

Tot voor kort vermoedden wetenschappers dat de dwergplaneet vlak onder het oppervlak een zeer ijsrijke laag had. Die zou ervoor zorgen dat kraters relatief snel (op tijdschalen van tien tot honderdmiljoen jaar) verdwijnen. Waarnemingen van Dawn later hiervoor echter te veel kraters zien. Waarschijnlijk bestaan de buitenste lagen van Ceres daarom uit een mengsel van ijs en steen.

Atmosfeer

Tot slot laten metingen zien dat Ceres een onverwachte interactie aangaat met de zonnewind, de continue stroom van geladen deeltjes zoals protonen en elektronen uit de zon. In juni 2015 detecteerde Dawn over de loop van dagen een aantal sterke stijgingen in het aantal elektronen die de ruimtesonde met hoge snelheid bereiken.

De richting van die elektronen duidt erop dat Ceres een kleine ‘boeggolf’ veroorzaakt in de zonnewind, net als andere hemellichamen zoals de aarde. Het is echter niet logisch dat een (dwerg)planeet zonder atmosfeer en/of magnetisch veld reageert met de zonnewind en zo’n boeggolf veroorzaakt.

Volgens de wetenschappers kan het betekenen dat de dwergplaneet een zeer ijle atmosfeer heeft. Een andere mogelijkheid, die ze minder waarschijnlijk vinden, is dat stromingen met zout (en geladen) materiaal onder het oppervlak van Ceres voor een magneetveld zorgt. Die zou de deeltjes uit de ruimte beïnvloeden.

Uitbreiding van de missie

Dawn heeft al een berg informatie opgeleverd: over Ceres, en de planetoïde Vesta, waar de ruimtesonde in 2011 en 2012 omheen draaide. De ingenieurs van NASA probeerden de missie in april van dit jaar zelfs nog uit te breiden naar een derde planetoïde, omdat er volgens hen nog genoeg brandstof in de sonde zit. NASA besloot echter dat het wetenschappelijk gezien waardevoller is om in een baan rond Ceres te blijven. Daar zal Dawn naar verwachting tot 2017 dienstdoen.

Bronnen

Russell C. et al., Dawn arrives at Ceres: Exploration of a small, volatile-rich world, Science (2 september 2016), DOI:10.1126/science.aaf4219
Ammannito E. et al., Distribution of phyllosilicates on the surface of Ceres, Science (2 september 2016), DOI:10.1126/science.aaf4279
Buczkowski D. et al., The geomorphology of Ceres, Science (2 september 2016), DOI:10.1126/ science.aaf4332
Combe J. et al., Detection of local H₂O exposed at the surface of Ceres, Science (2 september 2016), DOI:10.1126/science.aaf3010
Hiesinger H. et al., Cratering on Ceres: Implications for its crust and evolution, Science (2 september 2016), DOI:10.1126/science.aaf4759
Ruesch O. et al., Cryovolcanism on Ceres, Science (2 september 2016), DOI:10.1126/science.aaf4286