Новые свидетельства органического материала на Церере — самом богатом водой объекте внутренней Солнечной системы после Земли
Шесть лет назад миссия NASA Dawn в последний раз вышла на связь с Землей, завершив исследование Цереры и Весты — двух крупнейших тел в поясе астероидов. С тех пор Церера — богатая водой карликовая планета, демонстрирующая признаки геологической активности, — находится в центре интенсивных дискуссий о своем происхождении и эволюции.
Новое исследование под руководством IAA-CSIC, использующее данные Dawn и инновационную методологию, выявило 11 новых регионов, указывающих на существование внутреннего резервуара органических материалов на карликовой планете. Результаты, опубликованные в The Planetary Science Journal, дают ключевое представление о природе этого небесного тела.
В 2017 году аппарат Dawn обнаружил органические соединения около кратера Эрнутет в северном полушарии Цереры, что породило споры об их происхождении. Одна из ведущих гипотез предполагала экзогенное происхождение, указывая на доставку этих материалов недавними ударами богатых органикой комет или астероидов.
Однако это новое исследование фокусируется на второй возможности: органический материал сформировался внутри Цереры и хранился в резервуаре, защищенном от солнечной радиации.
«Значимость этого открытия заключается в том, что если это эндогенные материалы, это подтвердит существование внутренних источников энергии, способных поддерживать биологические процессы», — объясняет Хуан Луис Ризос, исследователь из Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC) и ведущий автор исследования.
Потенциальный свидетель рассвета Солнечной системы
С диаметром более 930 километров Церера является крупнейшим объектом в главном поясе астероидов. Эта карликовая планета — которая разделяет некоторые характеристики с планетами, но не соответствует всем критериям планетарной классификации — признана самым богатым водой телом во внутренней Солнечной системе после Земли, что помещает ее в число океанических миров с потенциальным астробиологическим значением.
Кроме того, из-за своих физических и химических свойств Церера связана с типом метеоритов, богатых углеродными соединениями: углистыми хондритами. Эти метеориты считаются остатками материала, сформировавшего Солнечную систему примерно 4,6 миллиарда лет назад.
«Церера будет играть ключевую роль в будущем освоении космоса. Ее вода, присутствующая в виде льда и, возможно, жидкости под поверхностью, делает ее интригующим местом для разведки ресурсов», — говорит Ризос (IAA-CSIC). «В контексте колонизации космоса Церера может служить остановкой или базой ресурсов для будущих миссий на Марс и дальше».
Идеальное сочетание высококачественных разрешений
Для изучения природы этих органических соединений в исследовании использовался новый подход, позволивший детально изучить поверхность Цереры и проанализировать распределение органических материалов с максимально возможным разрешением.
Сначала команда применила метод спектрального смешанного анализа (Spectral Mixture Analysis, SMA) — технику для интерпретации сложных спектральных данных — для характеристики соединений в кратере Эрнутет.
Используя эти результаты, они систематически просканировали остальную поверхность Цереры с помощью изображений высокого пространственного разрешения от камеры Framing Camera 2 (FC2) аппарата Dawn. Этот инструмент обеспечивал высокое пространственное, но низкое спектральное разрешение. Этот подход привел к идентификации одиннадцати новых регионов с характеристиками, указывающими на присутствие органических соединений.
Большинство этих областей расположены недалеко от экваториального региона Эрнутета, где они были более подвержены солнечной радиации, чем органические материалы, ранее идентифицированные в кратере. Длительное воздействие солнечной радиации и солнечного ветра, вероятно, объясняет более слабые обнаруженные сигналы, так как эти факторы со временем разрушают спектральные особенности органических материалов.
Затем исследователи провели углубленный спектральный анализ регионов-кандидатов с помощью визуализирующего спектрометра VIR аппарата Dawn, который предлагает высокое спектральное разрешение, хотя и с более низким пространственным разрешением, чем камера FC2. Сочетание данных обоих инструментов было crucial для этого открытия.
Среди кандидатов выделился регион между бассейнами Урвара и Ялоде с наиболее убедительными свидетельствами органических материалов. В этой области органические соединения распределены внутри геологической единицы, сформированной выбросом материала при ударах, создавших эти бассейны.
«Эти удары были самыми мощными, которые испытала Церера, поэтому материал должен происходить из более глубоких регионов, чем материал, выброшенный из других бассейнов или кратеров», — уточняет Ризос (IAA-CSIC). «Если присутствие органики подтвердится, их происхождение не оставляет сомнений в том, что эти соединения являются эндогенными материалами».
Эти выводы подтверждаются связанным исследованием итальянских коллег, которые также участвовали в этой работе. В ходе лабораторных экспериментов команда продемонстрировала, что органические соединения деградируют под солнечной радиацией быстрее, чем предполагалось ранее.
Учитывая обнаруженные количества и наблюдаемые уровни деградации, исследование предполагает, что органический материал должен существовать в больших количествах под поверхностью Цереры.
«Идея органического резервуара в таком удаленном и, казалось бы, инертном месте, как Церера, поднимает возможность существования подобных условий на других телах Солнечной системы. Без сомнения, Цереру в ближайшем будущем посетят новые зонды, и наши исследования будут ключевыми для определения наблюдательной стратегии этих миссий», — заключает Ризос.