A Ceres jégvulkanizmusa
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2019.01.12 11:15.)

A Ceres jellegzetes alakzatai a kriovulkanikus eredetű hegyek. A magasba toluló jéghegyek annál laposabbak, minél öregebbek és minél közelebb vannak az egyenlítőhöz.

A közel négy éve a Ceres körül keringő Dawn szonda küldetése új fejezetet nyitott a legnagyobb aszteroida kutatásában. A Nature Astronomy folyóiratban tavaly ősszel publikált tanulmány szerzői kimutatták, hogy a kriovulkanizmus (jégvulkanizmus) fontos szerepet játszott a Ceres felszínének alakításában.

A kriovulkanizmus során jóval a víz szokásos fagyáspontja alatti környezetben víz és alacsonyabb fagyáspontú anyagok keveréke tör az égitest felszínére. A vízbe keveredő „fagyálló” valószínűleg folyékony ammónia (NH₃) és/vagy metán (CH₄) lehet. A felszínre nyomuló és ott megszilárduló anyag a szuperhideg környezetben a gravitáció hatására ugyanúgy folyik, mint a Földön a vulkáni tevékenység során a felszínre toluló láva. (Az anyagok folyási tulajdonságait a reológia vizsgálja.) Mivel a Ceres szilárd felszíne alatt a geológusok feltételezése szerint folyadékok és szilárd anyagok sós keverékéből álló, vastag réteg található, számítottak a kriovulkanizmus eredményeképpen megjelenő képződményekre. Ezek legszebb, jellegzetes példája az Ahuna-hegy (Ahuna Mons). A kutatók a reológia módszereivel a megfigyelhető felszíni alakzatok vizsgálatából kiindulva próbálták rekonstruálni a ceresi kriovulkanizmus történetét.

Az Ahuna-hegy (Ahuna Mons) a Ceres egyik, különös alakú hegye, amelyet a mélyből előtoluló víz és más vegyületek szuperhideg keveréke alkot. A szimulált távlati képet a NASA Dawn szondájának felvételei alapján állították össze, a függőleges távolságokat kétszeresére növelve. (Kép: NASA / JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA / PSI)

Az Arizonai Egyetem kutatói a NASA Dawn szondájának felvételei segítségével a Ceres 22 dómjának tulajdonságait elemezték, elsősorban a környezethez képest mért magasságuk és átmérőjük arányára, valamint földrajzi szélesség szerinti eloszlásukra voltak kíváncsiak. (A tanulmány során az egyszerűség kedvéért az IAU nevezéktana szerinti hegyeket (mons, montes) és kúpokat (tholus, tholi) egyaránt dómoknak nevezték.) Viszonyítási alapként a feltűnő Ahuna-hegyet használták, amely 4 km magasba emelkedik a környezetéhez képest, a környezetében mérhető krátersűrűség alapján becsült kora pedig legfeljebb 240 millió év, de lehet, hogy ennél sokkal fiatalabb. „Karcsúsága”, azaz magasság/átmérő aránya 0,2, vagyis az alapjánál ötször akkor átmérőjű, mint amilyen magas. A további 21, legalább 10 km átmérőjű dómot abból a feltevésből kiindulva elemezték, hogy kezdeti magasságuk az Ahuna-hegyéhez hasonló lehetett. Az elvégzett korbecslések szerint a dómok kora néhány százmillió és kétmilliárd élv között lehet. Azt is megállapították, hogy a dómok karcsúsága annál nagyobb, minél közelebb vannak a pólushoz, vagyis az egyenlítőhöz közeli dómok jobban szétterültek, mint az ugyanolyan korú, magasabb szélességen fekvő társaik.

A domborzatot színekkel megjelenítő képen az Ahuna-hegy (balra) magasba emelkedik, míg a középső képen látható, öregebb, névtelen dóm sokkal laposabb. A Yamor-hegy (Yamor Mons, jobbra) 2 milliárd éves lehet, de mivel a mindig hideg északi pólus közelében helyezkedik el, ezért megőrizte eredeti magasságát, a nagy és tartós hidegben ugyanis a jég sokkal lassabban csúszik lefelé a hegy oldalán. (Kép: Michael Mori et al. / Nature Astronomy)

A dómok eloszlásából és becsült korából a Ceres kriovulkáni aktivitására is következtettek. Számításaik szerint átlagosan 50 000 évenként következhet be egy kriovulkanikus kitörés. A kitörések során átlagosan 10 000 köbméter, híg iszaphoz hasonló állagú anyag kerül a felszínre. (Ez nagyságrendekkel elmarad a földi vulkáni tevékenységtől, a Földön egy tűzhányó évente mintegy egymillió köbméter lávát dob a felszínre.) Tisztázatlan, mi lehet a Ceres kriovulkanizmusának energiaforrása, de a szakemberek az égitest kőzetekből álló belső magjában folyó radioaktív bomlásra gyanakodnak. Egy másik hipotézis szerint a felszínt érő becsapódások során helyileg felszabaduló energia biztosíthatja a jégvulkán működését.

A kutatók megállapítása szerint minél idősebb egy nagy dóm a Ceresen, illetve minél közelebb van az egyenlítőhöz, annál kisebb a karcsúsága (a magasság/átmérő aránya), azaz annál laposabb. (Kép: Michael Mori et al. / Nature Astronomy)

A Dawn érdekes felfedezése a Ceres felszínén látható világos foltok, amelyeket fáklyáknak (faculae) neveztek el (ugyanúgy, ahogy a Nap fotoszférájában megfigyelhető fényes foltokat). Ilyen foltokat az Ahuna-hegy lejtőjén éppúgy találtak, mint az Occator-kráter alján, a kutatók szerint ez annak a jele, hogy a Ceres kriovulkanizmusa jelenleg is aktív. A kriovulkanizmus a Ceresen kívül más jeges égitestek, például az Europa, az Enceladus vagy a Plútó felszínének alakításában is fontos szerepet játszhat.

A Dawn adatai alapján készített fantáziarajz a Ceres belső szerkezetéről. A külső kéreg (világoskék) főként vízből, sókból és hidratált ásványokból áll. Egyes geokémikusok feltételezése szerint a kéreg alatt akár 100 km vastagságot is elérő, részben sós folyadékból álló héj helyezkedhet el. (Kép: NASA / JPL / UCLA / MPS / DLR / IDA)