Ceres heeft opwellend pekel en mogelijk ook een watercyclus

Sterrenkunde Ceres is nog geen duizend kilometer groot en heeft geen atmosfeer. Maar de dwergplaneet is levendiger dan je zou denken, blijkt uit opnamen van ruimtesonde Dawn.

Beeld van Ceres gemaakt door de ruimtesonde Dawn op een afstand van 13.500 kilometer. Foto NASA

Dwergplaneet Ceres is een actief hemellichaam met opwellende pekel en misschien zelfs met een lokale waterkringloop. Dat staat in twee publicaties die woensdag in Science Advances verschenen.

Ceres, in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter, is nog geen duizend kilometer groot en heeft geen atmosfeer. Met behulp van een spectrometer aan boord van NASA-ruimtesonde Dawn heeft een team van voornamelijk Italiaanse wetenschappers de verdeling in kaart gebracht van diverse carbonaatzouten – verbindingen van metalen met koolstof en zuurstof. Een gesteente met carbonaten wordt als een sterk bewijs gezien dat bij de vorming ervan vloeibaar water in het spel is geweest.

De Dawn-gegevens geven aan dat de meeste carbonaten, waaronder bekende mineralen als magnesiet en dolomiet, gelijkmatig over het oppervlak van Ceres zijn verdeeld. Dat komt niet als een verrassing: ook de meeste meteorieten bevatten carbonaten, en daarvan zullen er in de loop van de miljarden jaren vele op de dwergplaneet zijn ‘neergeregend’.

Natriumcarbonaten laten echter een heel andere verdeling zien. Op een aantal plaatsen vertonen deze – over gebieden van een hectare tot enkele vierkante kilometers – verhoogde concentraties. Daarbij valt op dat ze vooral in de buurt van inslagkraters met een centrale heuvel te vinden zijn.

Volgens de onderzoekers kan de ongelijkmatige verdeling van de natriumcarbonaten op twee manieren zijn ontstaan. Het feit dat ze vooral in de buurt van kraters te vinden zijn kan erop wijzen dat ze een bijproduct zijn van de kratervorming. Bij een inslag komt veel warmte vrij, waardoor de ijskorst van Ceres ter plaatse smelt en er een poel van zoutrijk water ontstaat. Bevriezing en/of sublimatie (‘verdamping’) van dit water zou vervolgens in een ‘neerslag’ van zouten hebben geresulteerd.

Een andere mogelijkheid is dat er enkele tientallen kilometers onder het oppervlak van Ceres lokaal nog restanten van een ‘pekeloceaan’ te vinden zijn. Dit zoute water zou zich via kleine scheurtjes in de korst een weg banen naar het oppervlak. Dat gebeurt dan vooral op plaatsen waar de korst al door inslagen is verzwakt.

Hoe dan ook: de zoutafzettingen moeten ‘geologisch vers’ zijn. De Dawn-spectra vertonen namelijk ook gehydrateerde (waterhoudende) natriumcarbonaten – varianten die bij blootstelling aan het luchtledige en de straling van de zon geleidelijk hun water verliezen. Dat impliceert dat de lokale zoutafzettingen hooguit enkele miljoenen jaren geleden zijn ontstaan.

Bij een tweede onderzoek heeft een ander Italiaans onderzoeksteam tekenen gevonden van een nog veel recenter fenomeen. Ontdekt is dat de hoeveelheid ijs op de steile noordwand van de ongeveer 20 kilometer grote inslagkrater Juling tussen eind april en eind oktober 2016 sterk is toegenomen. Bedekte deze gletsjer aanvankelijk ruim 3 vierkante kilometer van de wand, een halfjaar later was dat al meer dan 5 vierkante kilometer.

Met behulp van modelberekeningen tonen de wetenschappers aan dat het een seizoenseffect kan zijn. Ceres doorloopt een ellipsvormige baan, waarbij haar afstand tot de zon varieert van 382 tot 445 miljoen kilometer. In 2016 bevond de dwergplaneet zich ver van de zon en was het er zo’n beetje winter. Toen was het vooral het ijs in de door de zon beschenen kraterbodem dat sublimeerde. Een deel van de waterdamp die daarbij vrijkwam hechtte zich aan de koude kraterwand, waardoor de gletsjer groeide.

Als dit scenario klopt, zou de gletsjer inmiddels – bijna een halve Ceres-omloop later – weer moeten afkalven. Het zomert nu op de dwergplaneet, waardoor de temperaturen overal ongeveer 20 graden hoger zijn dan ’s winters. De gevolgen hiervan zal Dawn van dichtbij kunnen waarnemen, want de ruimtesonde zal nog tot ver in 2018 in bedrijf blijven.