Naukowcy wykorzystali dane z NASAMisja Dawn ma na celu odkrycie nowych dowodów na istnienie wewnętrznych zbiorników materii organicznej na Ceres, planecie karłowatej.
Ich badania opierają się na wstępnych odkryciach z 2017 roku dotyczących związków organicznych w pobliżu krateru Ernutet na Ceres. Uważa się, że związki te, wcześniej sądzono, że powstały w wyniku uderzeń komet lub asteroid, mają pochodzenie endogenne, co sugeruje, że Ceres posiada wewnętrzne źródła energii zdolne do podtrzymywania procesów biologicznych. To odkrycie podkreśla rolę Ceres jako znaczącego ciała w Układzie Słonecznym, co może mieć potencjalne implikacje dla przyszłej eksploracji kosmosu i badania środowisk podtrzymujących życie w innych miejscach.
Eksploracja i odkrycie Ceres
Sześć lat temu misja Dawn wysłała na Ziemię ostatni sygnał, kończąc badanie Ceres i Westy, dwóch największych obiektów pasa asteroid. Od tego czasu Ceres – bogata w wodę planeta karłowata ze śladami aktywności geologicznej – pozostaje przedmiotem debaty naukowej na temat jej pochodzenia i ewolucji.
Teraz badanie prowadzone przez naukowców z Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), wykorzystujące dane z misji Dawn i zaawansowane techniki analityczne, odkryło jedenaście nowych regionów, co sugeruje obecność wewnętrznego zbiornika materiałów organicznych. Wyniki opublikowane w Dziennik nauk planetarnychoferują cenny wgląd w ukrytą chemię planety.
Nowe spojrzenie na związki organiczne na Ceres
W 2017 roku sonda Dawn wykryła związki organiczne w pobliżu krateru Ernutet na Ceres na półkuli północnej, co skłoniło do pytań o ich źródło. Jedna z teorii sugerowała, że związki zostały dostarczone w wyniku niedawnych uderzeń bogatych w substancje organiczne komet lub asteroid. W nowym badaniu zbadano jednak inną możliwość: materiał organiczny powstały w samej Ceres i zakonserwowany w zbiorniku chronionym przed promieniowaniem słonecznym.
„Znaczenie tego odkrycia polega na tym, że jeśli są to materiały endogenne, potwierdziłoby to istnienie wewnętrznych źródeł energii, które mogłyby wspierać procesy biologiczne” – wyjaśnia Juan Luis Rizos, badacz z IAA-CSIC i główny autor badania .
Potencjalny świadek początków Układu Słonecznego
Ze średnicą przekraczającą 930 kilometrów Ceres jest największym obiektem w głównym pasie asteroid. Ta planeta karłowata — która ma pewne cechy wspólne z planetami, ale nie spełnia wszystkich kryteriów klasyfikacji planet — jest uznawana za najbardziej bogate w wodę ciało w wewnętrznym Układzie Słonecznym po Ziemi, co plasuje ją wśród światów oceanicznych o potencjalnym znaczeniu astrobiologicznym.
Dodatkowo, ze względu na swoje właściwości fizyczne i chemiczne, Ceres jest powiązany z rodzajem meteorytu bogatego w związki węgla: chondrytami węglowymi. Meteoryty te są uważane za pozostałości materiału, z którego powstał Układ Słoneczny około 4,6 miliarda lat temu.
„Ceres odegra kluczową rolę w przyszłej eksploracji kosmosu. Woda występująca w nim w postaci lodu i prawdopodobnie w postaci cieczy pod powierzchnią sprawia, że jest to intrygujące miejsce do eksploracji zasobów” – mówi Rizos (IAA-CSIC). „W kontekście kolonizacji kosmosu Ceres może służyć jako przystanek lub baza zasobów dla przyszłych misji Mars lub dalej.”
Zaawansowane techniki badawcze i perspektywy na przyszłość
Aby zbadać naturę tych związków organicznych, w badaniu zastosowano nowatorskie podejście umożliwiające szczegółowe zbadanie powierzchni Ceres i analizę rozmieszczenia materiałów organicznych w najwyższej możliwej rozdzielczości.
Najpierw zespół zastosował metodę analizy mieszaniny spektralnej (SMA) – technikę stosowaną do interpretacji złożonych danych spektralnych – aby scharakteryzować związki w kraterze Ernutet. Wykorzystując te wyniki, systematycznie skanowali pozostałą powierzchnię Ceres za pomocą obrazów o wysokiej rozdzielczości przestrzennej z kamery Framing Camera 2 (FC2) znajdującej się na statku kosmicznym Dawn. Instrument ten zapewniał obrazy przestrzenne o wysokiej rozdzielczości, ale o niskiej rozdzielczości widmowej. Podejście to doprowadziło do zidentyfikowania jedenastu nowych regionów o cechach sugerujących obecność związków organicznych.
Większość tych obszarów znajduje się w pobliżu równikowego obszaru Ernutet, gdzie były one bardziej narażone na promieniowanie słoneczne niż materiały organiczne zidentyfikowane wcześniej w kraterze. Długotrwała ekspozycja na promieniowanie słoneczne i wiatr słoneczny prawdopodobnie wyjaśnia wykryte słabsze sygnały, ponieważ czynniki te z czasem pogarszają właściwości widmowe materiałów organicznych.
Następnie badacze przeprowadzili dogłębną analizę widmową obszarów kandydujących przy użyciu spektrometru obrazującego VIR statku kosmicznego Dawn, który zapewnia wysoką rozdzielczość widmową, choć przy niższej rozdzielczości przestrzennej niż kamera FC2. Połączenie danych z obu instrumentów było kluczowe dla tego odkrycia.
Wśród kandydatów region pomiędzy dorzeczami Urvara i Yalode wyróżniał się najsilniejszymi dowodami na obecność materiałów organicznych. Na tym obszarze związki organiczne są rozmieszczone w obrębie jednostki geologicznej utworzonej w wyniku wyrzucenia materiału podczas uderzeń, które utworzyły te baseny.
„Uderzenia te były najgwałtowniejsze, jakich doświadczyła Ceres, więc materia musi pochodzić z głębszych obszarów niż materia wyrzucona z innych basenów lub kraterów” – wyjaśnia Rizos (IAA-CSIC). „Jeśli obecność substancji organicznych zostanie potwierdzona, ich pochodzenie nie pozostawia wątpliwości, że te związki są materiałami endogennymi”.
Odkrycia te potwierdzają powiązane badania opublikowane w Science przez włoskich współpracowników, którzy również brali udział w tych pracach. W drodze eksperymentów laboratoryjnych zespół wykazał, że związki organiczne rozkładają się pod wpływem promieniowania słonecznego szybciej, niż wcześniej sądzono. Biorąc pod uwagę wykryte ilości i zaobserwowany poziom degradacji, badanie sugeruje, że pod powierzchnią Ceres musi występować w dużych ilościach materiał organiczny.
„Pomysł organicznego zbiornika w tak odległym i pozornie obojętnym miejscu, jak Ceres, stwarza możliwość istnienia podobnych warunków na innych ciałach Układu Słonecznego. Bez wątpienia w najbliższej przyszłości Ceres zostanie ponownie odwiedzona przez nowe sondy, a nasze badania będą kluczowe w określeniu strategii obserwacyjnej dla tych misji” – podsumowuje główny autor artykułu.
Referencje:
„Nowi kandydaci na regiony bogate w substancje organiczne na Ceres” autorstwa JL Rizos, JM Sunshine, RT Daly, A. Nathues, C. De Sanctis, A. Raponi, JH Pasckert, TL Farnham, J. Kloos i JL Ortiz, 2 grudnia 2024 r. , Dziennik nauk planetarnych.
DOI: 10.3847/PSJ/ad86ba
„Niedawne uzupełnienie związków organicznych alifatycznych na Ceres z dużego zbiornika podpowierzchniowego” autorstwa Marii Cristiny De Sanctis, Giuseppe A. Baratta, Johna R. Brucato, Julie Castillo-Rogez, Mauro Ciarniello, Fabio Cozzolino, Simone De Angelis, Marco Ferrari, Daniele Fulvio , Massimo Germanà, Vito Mennella, Silvia Pagnoscin, Maria Elisabetta Palumbo, Giovanni Poggiali, Ciprian Popa, Andrea Raponi, Carlotta Scirè, Giovanni Strazzulla i Riccardo Giovanni Urso, 25 września 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adp3664
