Πάγος νερού και σημάδια αρχαίου ωκεανού στη Δήμητρα

Η αποστολή «Dawn» της NASA αποκαλύπτει ότι ο νάνος πλανήτης της ζώνης των αστεροειδών είναι ένας δυναμικός και εξελισσόμενος κόσμος, με αρκετό νερό σε μορφή πάγου, ίσως ακόμη και σε υγρή μορφή στο υπέδαφος

Στο βόρειο τμήμα του κρατήρα Juling, που είναι σχεδόν πάντα σκιασμένο, η «Χαραυγή» ανίχνευσε πάγο νερού

Το σκάφος της αποστολής «Dawn» («Χαραυγή») της NASA, που από το 2015 βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον νάνο πλανήτη Δήμητρα (Ceres), έχει μπει στην τελική φάση της αποστολής του, κατεβαίνοντας σε τροχιά ύψους μόλις 50 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια, δέκα φορές πιο κοντά απ' ό,τι είχε βρεθεί έως τώρα. Η διαστημοσυσκευή έχει ήδη στείλει φωτογραφίες και μετρήσεις που έχουν δημιουργήσει μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον γι' αυτόν τον μικρό πλανήτη, διαμέτρου 945 χιλιομέτρων, και η συνέχεια από τόσο χαμηλό ύψος αναμένεται εντυπωσιακή. Η νέα τροχιά επιλέχθηκε μεταξύ 45.000 διαφορετικών παραλλαγών, με τρόπο που να μεγιστοποιούνται οι δυνατότητες για επιστημονικές παρατηρήσεις.
Δύο νέες μελέτες από την επιστημονική ομάδα της αποστολής δείχνουν ότι ο φλοιός της Δήμητρας είναι ένα μείγμα από πάγο, άλατα και ένυδρα ορυκτά, τα οποία έχουν υποστεί γεωλογικές μεταβολές στο παρελθόν, αλλά και πρόσφατα. Ο σημερινός φλοιός αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος αυτού του αρχαίου ωκεανού. Επιπλέον, κάτω από το στερεό φλοιό φαίνεται να υπάρχει ένα πιο μαλακό και παραμορφώσιμο στρώμα, που ίσως περιέχει σε υγρή μορφή μέρος του νερού του αρχαίου ωκεανού.

Ηφαίστεια πάγου

Η προσεδάφιση στη Δήμητρα ώστε να μελετηθεί το έδαφός της είναι τεχνικά πολύ δύσκολη και θα διακινδύνευε τη μόλυνση του νάνου πλανήτη με ζωή από τη Γη. Γι' αυτό οι ερευνητές χρησιμοποιούν βαρυτικές μετρήσεις για να κάνουν εκτιμήσεις για τη σύνθεση και το εσωτερικό της. Τρεις κρατήρες (Occator, Kerwan, Yalode) και το όρος Αχούνα συνδέονται με παρατηρήσεις βαρυτικών ανωμαλιών, αιτία των οποίων ίσως είναι η κρυοηφαιστειότητα. Τέτοια ηφαίστεια υγρού νερού και πάγου συμπαρασύρουν άλατα στην επιφάνεια, που αποτίθενται γύρω από το σημείο εκτόνωσης.

Φωτογραφία από ύψος 450 χιλιομέτρων, που αναδεικνύει το διάστικτο από κρατήρες ανάγλυφο της επιφάνειας της Δήμητρας, με φόντο τη διαστημική άβυσσο. Η διαστημοσυσκευή «Dawn» σύντομα θα αρχίσει να στέλνει φωτογραφίες από ύψος μόλις 50 χιλιομέτρων

Ο φλοιός της Δήμητρας, αν και αρκετά στερεός, έχει πυκνότητα που είναι πολύ κοντά σε αυτήν του πάγου, αντί εκείνης των πετρωμάτων. Για να μελετήσει τη στερεότητα και σύνθεση του φλοιού, ομάδα επιστημόνων εξέτασε την τοπογραφία της επιφάνειας. Ενας φλοιός που αποτελείται κυρίως από πετρώματα μπορεί να παραμείνει σταθερός επί δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ ένας λίγο συνεκτικός φλοιός, με πάγο και άλατα, θα άλλαζε σημαντικά στο πέρασμα του χρόνου. Η χρήση των δεδομένων της αποστολής για την ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου σε υπολογιστή αποκάλυψε ότι ο φλοιός της Δήμητρας είναι μείγμα πάγου, αλάτων, πετρωμάτων και ενός ακόμη συστατικού, που εκτιμάται ότι είναι κλαθράτες (ένυδρες χημικές ενώσεις, στις οποίες μόρια νερού σχηματίζουν «κλουβιά» γύρω από μόρια αερίων, δομή 100 έως 1.000 φορές πιο ανθεκτική από τον πάγο, αν και έχει παρόμοια πυκνότητα). Οι ερευνητές θεωρούν ότι η Δήμητρα στο παρελθόν είχε πιο έντονα επιφανειακά χαρακτηριστικά, που εξομαλύνθηκαν όμως στο πέρασμα του χρόνου. Το ίσωμα των βουνών και των κοιλάδων απαιτεί έναν ανθεκτικό φλοιό που ακουμπάει πάνω σε ένα πιο παραμορφώσιμο στρώμα. Σε αυτό μπορεί να υπάρχει και υγρό νερό από τον αρχικό ωκεανό.

Τα πάντα ρει

Δύο άλλες επιστημονικές μελέτες που δημοσιεύτηκαν πρόσφατα επιβεβαιώνουν ότι η Δήμητρα, ο μοναδικός νάνος πλανήτης του εσωτερικού ηλιακού συστήματος, είναι ένας δυναμικός κόσμος που συνεχίζει να εξελίσσεται και να αλλάζει. Από παρατηρήσεις στο ορατό και υπέρυθρο τμήμα του φάσματος που έκανε η διαστημοσυσκευή «Dawn» έχει ανιχνευτεί πάγος νερού σε πάνω από δέκα σημεία της Δήμητρας. Ενα από αυτά είναι το σε μόνιμη σκιά βόρειο τοίχωμα του κρατήρα Juling, διαμέτρου 20 χιλιομέτρων. Η στενή παρατήρηση αυτής της περιοχής, μεταξύ Απρίλη και Οκτώβρη 2016, έδειξε αύξηση της ποσότητας πάγου στο τοίχωμα του κρατήρα, ένδειξη εποχιακής μεταβολής, καθώς η Δήμητρα κινείται στην τροχιά της γύρω από τον Ηλιο. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι όταν αυξάνεται η θερμοκρασία απελευθερώνονται υδρατμοί από το υπέδαφος, οι οποίοι παγώνουν μόλις αναδυθούν από το τοίχωμα του κρατήρα. Η εποχιακή θέρμανση μπορεί να προκαλεί και κατολισθήσεις στα τοιχώματα των κρατήρων, από τις οποίες αποκαλύπτονται λωρίδες πάγου που βρίσκονται ακριβώς από κάτω.

Κατολίσθηση Τύπου I στην επιφάνεια της Δήμητρας, με το χαρακτηριστικό κυκλικό σχήμα, ανάλογο των κατολισθήσεων σε παγετώνες στη Γη. Είναι συνήθης σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, εκεί όπου το μεγαλύτερο μέρος του πάγου θεωρείται ότι βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια. Το «Dawn» εντόπισε και πολλές κατολισθήσεις Τύπου II (μοιάζουν περισσότερο με τις χιονοστιβάδες της Γης), αλλά και Τύπου ΙΙΙ, που συνδέονται με υλικά που εκτινάχθηκαν από προσκρούσεις μετεωριτών

Προηγούμενη επεξεργασία στοιχείων της αποστολής «Dawn» είχε δείξει ότι ο φλοιός του νάνου πλανήτη έχει πάχος 40 χιλιομέτρων και είναι πλούσιος σε νερό, άλατα, ίσως ακόμη και οργανικές ουσίες. Η δεύτερη από τις νεότερες μελέτες αποκαλύπτει αλλαγές στην επιφάνεια της Δήμητρας, με τη μορφή υλικών που αποκαλύπτονται μετά από μετακινήσεις επιφανειακών στρωμάτων, λόγω προσκρούσεων μετεωριτών, κατολισθήσεων ή και κρυοηφαιστειότητας. Σε περισσότερα από 130 σημεία είχαν εντοπιστεί ανθρακικά άλατα - κυρίως ανθρακικό νάτριο, δηλαδή η κοινή μαγειρική σόδα - που σχηματίστηκαν μέσα στον αρχαίο ωκεανό. Τώρα όμως εντοπίστηκαν και περιοχές όπου συνυπάρχει νερό μαζί με τα άλατα, ή ακριβέστερα τα άλατα βρίσκονται με την ένυδρη κρυσταλλική μορφή τους. Ο πάγος νερού δεν μπορεί να παραμείνει για πολύ στην επιφάνεια της Δήμητρας, εκτός από περιοχές που είναι μόνιμα στη σκιά. Κατ' ανάλογο τρόπο, τα εκτεθειμένα στην επιφάνεια ένυδρα ανθρακικά άλατα τελικά θα έχαναν το νερό τους και θα γίνονταν άνυδρα, σε μια μεγαλύτερη χρονική κλίμακα, μερικών εκατομμυρίων ετών. Η ύπαρξη σήμερα τέτοιων ένυδρων αλάτων στην επιφάνεια της Δήμητρας είναι απόδειξη πρόσφατης - σε γεωλογική κλίμακα - γεωλογικής δραστηριότητας.
Επιπλέον, η μεγάλη ποικιλία υλικών που εκτίθενται λόγω αυτής της δραστηριότητας δείχνει ότι η σύνθεση του φλοιού της Δήμητρας δεν είναι ομοιόμορφη. Αυτές οι ανομοιομορφίες μπορεί να δημιουργήθηκαν κατά το πάγωμα του αρχαίου ωκεανού, όταν σχηματίστηκε ο φλοιός, ή αργότερα, ως αποτέλεσμα προσκρούσεων μεγάλων μετεωριτών.

Το όρος Αχούνα, το ψηλότερο της Δήμητρας (4.000 μέτρα) είναι ένα από τα δεκάδες σημεία του πλανήτη όπου εντοπίστηκαν σημαντικές ποσότητες ανθρακικού νατρίου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τέτοια κοιτάσματα εμφανίζονται στον πάτο, στο χείλος και τις πλαγιές κρατήρων ή στα χώματα που εκτινάσσονται λόγω της πρόσκρουσης μετεωριτών

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: http://dawn.jpl.nasa.gov