• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.04.2024, 12:40
Василий Парфенов
1,9 тыс

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
27 июля, 13:06
Игорь Байдов

Исследователи из США нашли в организме человека ранее неизвестный пептид BRP и проверили его работу на животных. В экспериментах он помог снизить аппетит и процент содержания жира без побочных эффектов. По механизму действия BRP напоминает препараты для снижения веса на основе ГПП-1, к которым относится семаглутид, но, предположительно, действует иначе: не через кишечник и поджелудочную железу, а преимущественно через центральные сигнальные пути в мозге, включая области гипоталамуса, участвующие в регуляции аппетита. Авторы новой научной работы рассматривают открытие как основу для принципиально нового класса лекарств от ожирения.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

27 июля, 13:20
Александр Березин

Четыре точки Европы показали одну и ту же картину: как минимум несколько десятков тысяч лет регулярных сильных пожаров. До сих пор ученые не сталкивались с ископаемыми следами настолько длительных регулярных событий такого типа. Авторы новой работы предложили феномену объяснение, но оно имеет существенные недостатки.

24 июля, 11:13
Игорь Байдов

Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

24 июля, 12:05
Андрей Серегин

Сегодня на земле существует примерно 7500 языков, однако ученые давно подозревали, что в прошлом их было значительно больше. Международная группа лингвистов реконструировала историю языкового разнообразия за последние 12 тысяч лет и пришла к выводу, что человечество уже пережило «золотой век» языков, после которого их число начало быстро сокращаться.

9 июля, 13:06
Редакция Naked Science

Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.

1 июля, 11:54
Марк Чернов

Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.

19 июля, 20:09
Александр Березин

Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий