Ученые заглянули в недра Цереры

На десятках тысяч фотографий, присланных космическим аппаратом NASA «Dawn», не видно строения Цереры. Однако, помимо снимков, зонд передает на Землю данные о траектории своего движения, которые и помогли ученым раскрыть внутреннюю структуру карликовой планеты.

Поскольку гравитация Цереры доминирует на орбите «Dawn», команда миссии может измерить изменения в силе тяжести карликовой планеты, отслеживая малейшие отклонения в движении космического корабля. Используя эти данные, ученые составили карту изменений гравитации Цереры, которая дает ключ к ее внутреннему строению.

«Проведенный анализ говорит нам о том, что Церера имеет неустойчивую структуру, и что вода и другие легкие материалы частично отделились от каменистых пород во время «горячего» этапа в ранней эволюции карликовой планеты», – сказал Райан Парк, ведущий автор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA.

Гравитационное поле Цереры было измерено путем мониторинга радиосигналов, посылаемых космическим аппаратом. На Земле их принимает сеть крупных антенн, разбросанных по всему миру. Используя эти сигналы, ученые смогли измерить отклонения в скорости «Dawn» с точностью до 0,1 миллиметра в секунду.

Новое исследование подтвердило, что Церера обладает особым свойством, «гидростатическим равновесием». Это означает, что недра карликовой планеты настолько неустойчивы, что их форма определяется вращением Цереры. Ученые пришли к этому выводу, сравнив силу тяжести и форму Цереры. Кстати, гидростатическое равновесие является одной из причин, по которой астрономы классифицировали Цереру как карликовую планету в 2006 году.

Вдобавок полученные данные свидетельствуют о том, что Церера является «дифференцированной», то есть состоит из композиционно различных слоев на разных глубинах. Ученые также нашли подтверждение, что карликовая планета имеет меньшую плотность, чем Земля, Луна, гигантский астероид Веста и другие каменистые тела в Солнечной системе. Кроме того, в давние времена легкие материалы, такие как лед, вода и другие, возможно, отделились от каменистого материала и поднялись в верхние слои карликовой планеты.

Удивительном стало то, что высокогорные районы буквально вытесняют материал во внутренностях Цереры, аналогично лодке, плывущей по воде. Это позволило ученым сделать вывод, что слабая мантия карликовой планеты может быть сдвинута массивной горой и другими возвышенными участками рельефа. Данное явления наблюдалось и на других планетах, включая Землю.

Внутреннее распределение плотности, основанное на гравиметрических данных, может многое рассказать ученым о внутренних процессах, происходящих в период юности Цереры. Сочетая новую информацию с предыдущими данными о поверхностном составе карликовой планеты, исследователи могут воссоздать ее историю: вода должна была быть мобильной под древней поверхностью, а недра не смогли нагреться до температуры, необходимой для плавления силикатов и формирования металлического сердечника.

«Мы знаем из предыдущих исследований о взаимодействии между водой и каменистыми породами внутри Цереры. В сочетании с новой структурой плотности, мы узнали, что карликовая планета пережила сложную тепловую историю», – заключил Кэрол Раймонд, соавтор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA.