Моделювання вказало на древній замерзлий океан на карликовій планеті Церері

Результати досліджень карликової планети Церери свідчать про те, що її кора, багата льодом, могла формуватися з неоднорідним розподілом домішок, що забезпечувало тривале збереження кратерів на поверхні.

Церера, найбільший об’єкт у Головному поясі астероїдів, довгий час привертала увагу вчених через свою унікальну геологічну будову. Спостереження за допомогою космічної станції Dawn показали, що підповерхневі шари Церери можуть містити значну кількість водного льоду, а також гідратованих мінералів, що може свідчити про наявність у минулому підповерхневого океану. Гравітаційні вимірювання та аналіз поверхневих кратерів підказують складну структуру кори, яка, можливо, еволюціонувала через поступове замерзання рідини під поверхнею.

Незважаючи на значний прогрес у вивченні Церери, питання про склад її кори залишається предметом дискусій. Згідно з однією з гіпотез, частка льоду в корі може становити менше 40%, решта ж припадає на силікати, солі, органічні речовини і так звані “клатрати” — особливі хімічні сполуки, де молекули газів утворюють кристалічні структури з водою. Такий склад кори дозволяє зберігати кратеровану поверхню, оскільки домішки запобігають швидкому руйнуванню кратерів під дією процесів в’язкопружної релаксації. Також гідратовані мінерали на поверхні можуть захищати багаті льодом шари від впливу сонячного випромінювання, зберігаючи їх у стабільному стані.

Вчені з Університету Пердью провели серію чисельних моделювань для вивчення процесів релаксації кратерів на Церері, використовуючи метод кінцевих елементів і програму COMSOL Multiphysics. Моделювали три варіанти кори: однорідну суміш льоду і домішок, двошарову кору з більшою концентрацією льоду у верхньому шарі, та кору з поступовим зменшенням кількості льоду і збільшенням кількості домішок із глибиною. Останній варіант найкраще відповідає даним спостережень, демонструючи мінімальну деградацію великих кратерів протягом тривалого часу.

Ці дослідження показують, що вміст домішок у льоді є ключовим фактором для пояснення стабільності кратерів на поверхні Церери. Домішки перешкоджають ковзанню по межах зерен льоду, що уповільнює процеси, які могли б призвести до згладжування рельєфу. Найбільш відповідна модель припускає, що вміст льоду у верхніх шарах кори може досягати 90%, поступово зменшуючись на глибині до повної відсутності льоду на відстані 117 кілометрів під поверхнею.

Результати моделювання також підтримують гіпотезу про існування рідкого розсолу в минулому, який міг підніматися на поверхню через геологічні активності, зокрема в районі кратера Оккатор. Це підтверджує припущення про існування океану в минулому, який з часом багатів домішками та замерзав зверху вниз. Отже, сучасна структура кори Церери могла формуватися як залишок цього океану, що підтверджує попередні уявлення про гідрологічну історію планети.