DAWN: Heller Doppelfleck auf Ceres

DIE NASA-Asteroidensonde DAWN wird am 5. März vom Schwerefeld des Kleinplaneten 1/Ceres eingefangen werden, was allerdings bei einer Schwachschubmission wie damals beim Einfang durch 4/Vesta keine besonders dramatische Sache ist. Vorbedingung für einen weitgehend gravitativen Einfang ist die langsame Annäherungsgeschwindigkeit, sodass im Anflug viel Zeit für Bilder bleibt.

Schon aus größerer Entfernung fiel ein heller sehr Fleck auf der Oberfläche auf, der sich bei höherer Auflösung als aus zwei Flecken zusammengesetztes Gebilde darstellt. Vielleicht handelt es sich um die Spuren eines relativ kurz zurückliegenden Einschlags, der einen Zugang zu dem unter der Oberfläche liegenden flüssigen Ozean freilegte. Falls Ceres einen solchen Ozean aufweist. An der Einschlagswunde würde einiges Wasser verdampfen und sich dann eine Eisnarbe zunehmender Dicke bilden, die langsam von Staub aus der Umgebung bedeckt wird. Sehr feiner Regolith kann bei Vorhandensein starker elektrostatischer Felder, wie sie im Dauerbeschuss mit solarer EUV- und Röntgenstrahlung entstehen, beträchtliche Mobilität entwickeln.

Dann wären diese hellen Flecken wirklich sehr jung, sonst wären sie schon lange wieder verwischt. Es sei denn, dass es Mechanismen gibt, die die Oberfläche an dieser Stelle immer wieder von neuem freilegen. Ein richtig schönes Rätsel also, dessen Auflösung wir hoffentlich erfahren werden, wenn DAWN auf seiner endgültigen Beobachtungsbahn angekommen sein wird.

Missionsdirektor Marc Rayman beschreibt in diesem Artikel vom 25.2. im DAWN-Blog sehr ausführlich die bisherigen und zukünftigen Operationen und das bis jetzt gewonnene Bildmaterial.

DAWN-Aufnahme von 1/Ceres, aufgenommen am

DAWN-Aufnahme von 1/Ceres, aufgenommen am “Rotational Characterization Punkt 2 (RC2) am 19.2.2015 aus 46,000 km Abstand, Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Zur Erinnerung noch einmal der Hinwies auf eine Nachricht von vor etwas mehr als einem Jahr, als das HFI_Spektrometer auf dem ESA-Orbital-Telekop Herschel Wasserdampf bei Ceres nachwies.

Ich bin Luft- und Raumfahrtingenieur und arbeite bei einer Raumfahrtagentur als Missionsanalytiker. Alle in meinen Artikeln geäußerten sind aber meine eigenen und geben nicht notwendigerweise die Sichtweise meines Arbeitgebers wieder.

6 Kommentare Schreibe einen Kommentar

    • In dem von Ihnen zitierten NASA-Artikel steht “some volcano-like origin of the spots”. Dies kann so ausgelegt werden, als seien plutonische Prozesse gemeint, aber mit ziemnlicher Sicherheit bezieht sich diese Aussage auf Kryovulkanismus, also den Ausstoß flüssigen Wassers oder eines Wasser-Eis-Gemischs.

      Das meinte ich übrigens mit meiner etwas verklausulierten Bemerkung über Mechanismen, die die Oberfläche an dieser Stelle immer wieder freilegen. Kryovulkanismus wäre ein starkes Indiz für einen ausgedehnten Ozean, d.h., es gäbe dann flüssiges Wasser auf Ceres und geophyikalische Prozesse, die Wärme in ausreichender Menge freisetzen, um ihn am Gefrieren zu hindern. Das wäre schon eine ziemlich dramatische Entdeckung.

      • Da haben sie recht: Echter Vulkanismus ist auf Ceres nicht zu erwarten. Dazu ist er zu klein und zu weit weg von der Sonne. Sein Inneres kann kaum noch aus glutheissem Magma bestehen, sondern allenfalls könnten verschiedene Prozesse dafür sorgen, dass die Innentemperatur nicht gar so tief fällt wie es die durchschnittliche Oberflächentemperatur nahelegt.

        • Eigentlich fällt mir da nur ein plausibler Prozess ein.

          Die Restwärme aus der Zeit der Akkretion müsste bei so einem kleinen Objekt schon abgestrahlt worden sein. Die Oberfläche einer Kugel steigt mit dem Quadrat des Radius, das Volumen mit dem Durchmesser.

          Vergleichen wir mal unseren Mond mit Ceres: Unser Mond hat 3.7x so viel Radius, 13.4x so viel Oberfläche, aber 49x so viel Volumen.

          Das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche entspricht dem Radius. Das bedeutet, angenommen der thermische Energiegehalt pro Kubikkilometer durch die Akkretion war anfangs gleich groß, hätte Ceres diese Wärme um den Faktor 3.7 schneller verloren als unser Mond. Und selbst bei unserem Mond liegt die wilde plutonische Zeit schon Jahrmilliarden zurück.

          Also kann es nicht die gespeicherte Wärme sein.

          Was dann?

          Gezeiteneffekte können es auch nicht sein. Wo sollen die herkommen? Wie haben hier keine Situation wie bei den Saturn- oder insbesondere den galileischen Jupitermonden, mit einem massiven Gestirn in nächster Nähe und Resonanzen zwischen den Bahnperioden, die den Bahnen eine Exzentrizität aufprägen, wodurch die Monde kräftig durchgewalkt werden, Io am meisten, Europa auch ganz ordentlich, Ganymed schon weniger und Callisto kaum noch.

          Die kinetische Energie durch Impakte? Kaum plausibel. Die Gesteinskruste muss dick und sehr alt sein. Schauen wir doch einfach mal die Anzahl und die Größe der Krater an, hier in diesen Aufnahmen vom 19.2.. Da sind ja riesige Einschlagsbecken, sogar mit Wallebenen. Eine junge Oberfläche wie auf Europa oder selbst auf Ganymed stellt sich anders dar. Die Impaktenergie muss ja von außen, wo die Impakte stattfinden, nach innen fließen. Wenn dann aber innen noch deutlich etwas ankommen soll, müsste die Oberfläche sehr heiß geworden sein. Dann aber hätte sie sich erneuert, die Krater wären weggebügelt.

          Sind sie aber nicht. Sie sind eindeutig noch da. Das wäre auch aus einem anderen Grund keine plausible Erklärung, denn warum sollte nur Ceres so stark bombardiert worden sein?

          Also bleibt eigentlich nur noch der Zerfall radioaktiver Isotope als Wärmequelle. Was sollte es sonst sein? OK; Abwärme einer großen außerirdischen Weltraumbasis vielleicht. Schon klar.

          Ich stelle hier mal die Hypothese auf, dass es auf Ceres keinen durchgängigen unterirdischen Ozean gibt. Es gäbe keinen plausiblen Mechanismus, der die erforderliche Wärmegenerierung erklärt. Wenn es dort Kryovulkanismus gibt, dann ist das eine lokale Angelegenheit, dort wo aus irgendeinem Grund die Konzentration von unter starker Wärmeabgabe zerfallenden Isotopen deutlich gegenüber der Durchschnittskonzentration erhöht ist.

          Also allenfalls kleine, unterirdische Seen aus flüssigem Wasser in einem ansonsten fast vollkommen erstarrten Kleinplaneten.

          Wer es anders sieht, möge mir mitteilen, was er oder sie denn zu wetten bereit ist. 🙂

          • Scheinbar gibt Ceres ständig etwas Wasserdampf ab, mehr wenn er sich in Sonnennähe befindet (Zitat Wikipedia):

            Außerdem konnte mithilfe des ESA-Infrarot-Weltraumteleskops Herschel Wasserdampf um Ceres nachgewiesen werden.[23] Der Wasserausstoß beträgt 6 kg/s. Er wird von zwei Stellen auf der Oberfläche freigesetzt. Wenn Ceres auf ihrer leicht elliptischen Umlaufbahn in Sonnennähe ist, ist die Freisetzung am höchsten.

            Man müsste ins Innere von Ceres hineinschauen können. Leider ist Ceres für eine Myonentomographie wohl zu gross (einen Zipfel/Sektor von Ceres könnte man aber vielleicht durchleuchten) . Es gibt ein NIAC-Projekt, bei dem die kosmische Strahlung für die Myonentomographie von kleinen Himmelskörpern benutzt werden soll.

          • Es muss Wassereis geben – und damit auch ein Reservoir für Wasserdampf. Was sollten denn sonst die beobachteten hellen Flecken bilden? Die Frage ist halt nur, wie viel.

            Im Dawn-Blog-Artikel vom 25.2.2015 wurde diese Formulierung gebraucht:

            […] scientists advance their understanding of the possibility of a subsurface ocean at Ceres.

            Im Dezember war man da noch etwas vorsichtiger:

            As a result, there may be some water warm enough to be liquid. (The concentration of any chemical impurities in the water that affect its freezing point, as salt does, may make an important difference in how much is liquid.) This distant, alien world may have lakes or even oceans of liquid water deep underground. What a fantastic possibility!

            Ich halte die Wahrscheinlichkeit für große Mengen flüssigen Wassers (das Wort “Ozean” impliziert nun einmal eine große Menge) für gering.

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