8.5K
Ученые давно предполагают, что Церера имеет слабую, непостоянную атмосферу, но ее происхождение, и почему она исчезает и появляется, оставалось загадкой. В новом исследовании, представленном в Astrophysical Journal Letters, астрономы пришли к выводу, что появление временной атмосферы, по-видимому, связано с активностью Солнца.
Церера – самый большой объект в поясе астероидов, который находится между орбитами Марса и Юпитера. Когда заряженные солнечные частицы ударяются об лед вблизи поверхности карликовой планеты, они передают энергию молекулам воды. Молекулы освобождаются и убегают, создавая атмосферу, которая может просуществовать около недели.
«Наши результаты имеют значение для других безатмосферных, богатых водой тел Солнечной системы, включая полярные области Луны и некоторые астероиды. «Атмосферные выбросы» можно ожидать и с их поверхностей, когда вспыхивает солнечная активность», – сказал Крис Рассел, главный исследователь миссии «Dawn».
До прибытия «Dawn» к Церере в 2015 году одни наблюдатели в определенное время обнаруживали признаки атмосферы у карликовой планеты, а другие нет, что свидетельствует о непостоянстве этого явления. В 1991 году космический телескоп «International Ultraviolet Explorer» зафиксировал гидроксильную эмиссию от Цереры, но в 1990 году ее не было. Затем, в 2007 году, телескоп VLT Европейской южной обсерватории пытался повторить успех «International Ultraviolet Explorer», но остался с пустыми руками. Космическая обсерватория «Herschel» Европейского космического агентства трижды обнаруживала воду в слабой атмосфере («экзосфере») Цереры, но на четвертый раз сделать это не удалось.
Когда «Dawn» приступил к тщательному изучению Цереры в марте 2015 года, ученые обнаружили достаточно доказательств существования воды в состоянии льда. Инструмент GRaND обнаружил, что верхняя поверхность тела богата водородом, что согласуется с широкими областями водяного льда. Лед находится ближе к поверхности на более высоких широтах, где температура ниже. Лед также был обнаружен в небольшом ярком кратере Oxo и, по крайней мере, в одном из кратеров, которые постоянно находятся в тени в северном полушарии. Другие исследования предполагают, что устойчиво затененные кратеры содержат водяной лед. Кроме того, формы кратеров и другие особенности согласуются со значительным содержанием водяного льда в коре карликовой планеты.
Многие ученые считают, что экзосфера Цереры создается в процессе, подобном тому, что происходит на кометах. Чем ближе Церера к Солнцу, тем больше водяного пара выделяется из-за сублимации льда на небольшой глубине или на поверхности. Но новое исследование предполагает, что кометное поведение не объясняет обнаружение слабой атмосферы.
«Сублимация, вероятно, присутствует, но мы не думаем, что она достаточна для создания того количества экзосферы, которое мы видим», – говорит Микаэла Вильярреал, ведущий автор нового исследования и исследователь из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США).
Научная команда показала, что прошлые обнаружения непостоянной атмосферы совпадали с более плотными потоками энергетических протонов от Солнца, а отсутствие – с более низкой концентрацией этих частиц. Более того, наиболее однозначное обнаружение атмосферы Цереры не происходило при ее ближайшем подходе к Солнцу. Это предполагает, что солнечная активность, а не близость Цереры к Солнцу, является более важным фактором в создании экзосферы.
На своей орбитальной траектории Церера в настоящее время приближается к Солнцу. Но оно сейчас находится в особенно спокойном периоде, который, как ожидается, продлится еще несколько лет. Авторы исследования предсказывают, что карликовая планета в течение некоторого времени будет иметь слабую атмосферу или полностью потеряет ее.
«Dawn» теперь находится в своей расширенной миссии и изучает Цереру с высокоэллиптической орбиты. Основная научная цель – измерить космические лучи, чтобы определить, какие химические элементы находятся вблизи поверхности Цереры. В качестве бонуса, в конце апреля, Солнце будет находится прямо за «Dawn», когда космический корабль будет пролетать на высоте около 20 000 километров. Церера будет казаться ярче, чем прежде, и, возможно, откроет больше секретов о ее составе и истории.