• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.04.2024
Василий Парфенов
1 798

Трассировка лучей помогла установить возраст льда в кратерах вечной тьмы на Церере

7.4

Постоянно затемненные регионы есть не только на Церере, но еще и на Луне с Меркурием. В такие кратеры, находящиеся вблизи полюсов, никогда не попадает солнечный свет. Значит, в них могут сохраняться льды разных летучих соединений на протяжении миллионов или даже миллиардов лет. По крайней мере, это справедливо для Луны и Меркурия. Но на Церере даже в самых темных кратерах вечной тьмы оказалось неожиданно мало льда. Разгадать эту аномалию помогли комплексный подход к моделированию и подробная карта карликовой планеты.

Поверхностный лед Цереры
Снимок северного полушария Цереры, сделанный аппаратом Dawn в мае 2015 года / © NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA, Justin Cowart

Церера — крупнейший объект пояса астероидов, и она содержит едва ли не больше воды, чем Земля. Вот только практически вся эта вода находится в недрах карликовой планеты в форме льда, перемешанного с глинами и гидратированными минералами. Предположительно, существуют глубинные резервуары с жидкой соленой водой, но подтвердить их наличие пока сложно. Поверхность Цереры лишена льда, потому что он быстро сублимирует под лучами солнечного света. Остается только слой минералов, с которыми вода была связана, — так получается церерианский реголит.

Другое дело — постоянно затемненные регионы карликовой планеты. Наклон оси ее вращения составляет примерно три градуса, значит, в приполярных областях должны быть кратеры вечной тьмы. Туда не попадает солнечный свет, следовательно, подобные холодные ловушки могут содержать лед, сохранившийся со времен формирования Цереры или попавший туда извне, в результате падения другого небесного тела на карликовую планету.

Поверхностный лед Цереры
Анимация освещенности северного полушария Цереры в зависимости от угла наклона ее оси вращения: 2, 12 или 20 градусов. Синим показаны регионы, где сохраняется тень во времена наименьшего наклона, красным — во время наибольшего. Это выделение на снимках, которые сделал зонд Dawn и оно не учитывает данных моделирования с использованием трассировки лучей. Новая научная работа показывает, что даже в тех кратерах, которые остаются затененными в периоды наибольшего наклона оси вращения Цереры, отраженного от их кромок света оказывается достаточно для нагрева любого льда выше температуры сублимации / © NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA

Наконец, даже несмотря на плотный слой лишенного льда реголита, из-под поверхности Цереры все равно выходит небольшое количество водяного пара. В недрах лед тоже медленно сублимирует. И сила тяжести на карликовой планете достаточно большая, чтобы улетучивающаяся вода формировала очень тонкую временную атмосферу. Примерно каждая тысячная молекула пара должна оседать в холодных ловушках.

Однако миссия Dawn не обнаружила на Церере большого количества льда в кратерах вечной тени. Это здорово озадачило ученых. Одно из объяснений — нестабильность наклона оси вращения карликовой планеты. В прошлом гравитационные возмущения от Сатурна и Юпитера приводили к тому, что Церера «наклонялась» на угол до 20 градусов против нынешних трех. Во время таких пертурбаций большая часть территории приполярных областей точно освещалась. Тем не менее холодные ловушки все равно могли сохраняться при удачном стечении обстоятельств, а в них — ценнейший материал для изучения условий в молодой Солнечной системе.

Новая научная работа, опубликованная в рецензируемом журнале The Planetary Science Journal, ставит на этих надеждах жирный крест. Ее авторы — сотрудники некоммерческой исследовательской организации Planetary Science Institute (PSI) и Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC). Они разработали новый метод реконструкции топографии на основе стереоснимков, позволивший им использовать данные зонда Dawn для создания самой детализированной трехмерной карты приполярных областей Цереры. Исследователи смогли определить глубину и форму внутренней поверхности даже тех кратеров, которые на единичных фотографиях выглядели абсолютно затемненными и лишенными деталей.

На следующем этапе понадобилась технология трассировки лучей — с ее помощью удалось уточнить, какие же области внутри кратеров вечной тьмы на самом деле никогда не получают солнечный свет. Вдобавок, используя это моделирование, получилось установить температурный диапазон внутри холодных ловушек. Важно отметить, что из-за более низкого разрешения снимков южного полюса исследователи сфокусировали свое внимание в первую очередь на церерианской Арктике.

Поверхностный лед Цереры
Карта постоянно затененных областей северного полушария Цереры, составленная с учетом уточненной топографии поверхности и моделирования освещенности с использованием трассировки лучей. Цветная шкала показывает возможность существования постоянно затененных областей в зависимости от угла наклона оси вращения карликовой планеты: темно-синий соответствует двум градусам, ярко-красный — двадцати / © Norbert Schorghofer et al., The Planetary Science Journal, DOI:10.3847/PSJ/ad3639

Выводы неутешительные для тех, кто ищет древнейший лед во внутренней Солнечной системе где-то, кроме полярных регионов Меркурия и Луны. Во-первых, на Церере нет ни одной постоянно затемненной области площадью более двух квадратных километров севернее 87-го градуса широты. Южнее — их нет совсем.

Во-вторых, когда ось вращения карликовой планеты наклоняется сильнее всего, ни одной холодной ловушки не остается. Таким образом, весь лед на поверхности Цереры, который зафиксировал Dawn, моложе человеческой цивилизации: он не старше 14 000 лет, а наиболее вероятно, что ему около 6000 лет.

Возможная причина появления этих поверхностных ледяных отложений — падение крупного астероида на Цереру в промежутке времени между 14 и шестью тысячами лет назад. Часть выбитого из мантии карликовой планеты льда осела в холодных ловушках. Еще один важный результат новой научной работы: в постоянно затененных регионах Цереры есть только водяной лед, других летучих в астрофизическом смысле соединений (например, метана или аммиака) из-за сравнительно высокой температуры (выше 80 кельвинов) там быть не может.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 07:03
Мария Азарова

Ученые из Австралии исследовали влияние сексуальной активности, а именно — самоудовлетворения и полового контакта с партнером — на объективные и субъективные параметры сна, в том числе на мотивацию поутру и готовность к новому дню.

Позавчера, 13:18
Татьяна

Два ключевых события сыграли решающую роль в формировании генетического профиля современных европейских народов. Первое связано с приходом ранних фермеров из Анатолии примерно восемь тысяч лет назад, второе — масштабная миграция на запад носителей ямной степной культуры, начавшаяся пять тысяч лет назад. Однако ученые видят множество отличий от общей картины в разных регионах. В новой работе они проанализировали ДНК древних жителей самого северо-запада Европы и обнаружили более тесную связь с охотниками-собирателями, чем где бы то ни было.

Позавчера, 17:18
Редакция Naked Science

В 2023 году руководство особой экономической зоны «Алабуга» представило план развития до 2048-го: он предполагает освоение космического пространства.

27 марта
Сколтех

Ученые из Сколтеха исследовали разнообразие молекул, которые могут образовываться из атомов кислорода и углерода. Помимо широко известных углекислого и угарного газов, моделирование обнаружило две сотни экзотических, но относительно стабильных соединений этих двух элементов, многие из которых не были описаны ранее. Этот класс веществ представляет интерес для исследований космоса, аккумуляторных технологий, биохимии и — неожиданным образом — для разработки промышленной взрывчатки и ракетного топлива. Как оказалось, некоторые из открытых веществ при распаде будут высвобождать более 75 процентов взрывной энергии тротила.

Позавчера, 13:18
Татьяна

Два ключевых события сыграли решающую роль в формировании генетического профиля современных европейских народов. Первое связано с приходом ранних фермеров из Анатолии примерно восемь тысяч лет назад, второе — масштабная миграция на запад носителей ямной степной культуры, начавшаяся пять тысяч лет назад. Однако ученые видят множество отличий от общей картины в разных регионах. В новой работе они проанализировали ДНК древних жителей самого северо-запада Европы и обнаружили более тесную связь с охотниками-собирателями, чем где бы то ни было.

Позавчера, 07:50
Игорь Байдов

В архивах английского поместья столетиями пылилась ничем не примечательная книга учета XVI века. Никто не подозревал, что внутри ее переплета скрываются фрагменты пергамента с историями, которые переписывали монахи семь веков назад. Тайна раскрылась, когда архивариус заметил странные символы на обложке. Так началось расследование, объединившее разных ученых. Исследователи три года пытались прочитать текст, не прикасаясь к нему. Теперь они представили результат своего труда — мир получил два ранее неизвестных эпизода о волшебнике Мерлине, короле Артуре и рыцаре Гавейне.

6 марта
Юлия Трепалина

В двойственных, или обратимых, изображениях зритель может увидеть разные объекты в зависимости от того, на каких деталях концентрируется его внимание. Среди известных примеров таких рисунков — иллюзия «кролик-утка», сочетающая двух животных, и обратимая ваза (или ваза Рубина), которая может казаться двумя силуэтами лиц, если сосредоточиться на фоне. В соцсетях и популярных СМИ часто публикуют подобные картинки, утверждая, что по тому, какое изображение человек видит в первую очередь, можно судить о его личностных чертах и особенностях мышления. Двое психологов из Великобритании недавно проверили, так ли это на самом деле.

15 марта
Юлия Трепалина

Когда пара расстается, многие люди продолжают испытывать чувства к своим бывшим. Если разрыв произошел по инициативе другой стороны и отношения длились много лет, полностью «забыть» еще недавно близкого человека может быть непросто. Существует мнение, что и после расставания привязанность к экс-партнерам в какой-то мере сохраняется. Впрочем, согласно другой точке зрения, со временем эта эмоциональная связь ослабевает и утрачивается. Разобраться, как происходит на самом деле и сколько времени может потребоваться на полный эмоциональный разрыв с бывшими возлюбленными, взялись психологи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США).

18 марта
Илья

Масштабный анализ геномов показал, что вид Homo sapiens возник в результате смешения двух древних популяций. Они разделились полтора миллиона лет назад, а затем воссоединились до расселения по миру.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно