Ein Bild des Zwergplaneten Ceres, aufgenommen von der Dawn-Mission der NASA (Bildnachweis: NASA)
Wissenschaftler haben die Daten der schon lange im Ruhestand befindlichen NASA-Raumsonde Dawn genutzt, um das Rätsel um die Entstehung des seltsamen Zwergplaneten Ceres zu lösen.
Ceres befindet sich derzeit im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, und die meisten Theorien über seine Entstehung legen nahe, dass er auch dort geboren wurde. Dennoch hat dieser Zwergplanet einige seltsame Eigenschaften, die ihn von anderen Objekten im Asteroidengürtel unterscheiden.
Dies hat einige Wissenschaftler zu der Spekulation veranlasst, dass der 596 Meilen (960 Kilometer) große Zwergplanet möglicherweise am äußeren Rand des Sonnensystems entstanden ist und zu seiner jetzigen Heimat eingewandert ist.
Ceres ist nicht nur der größte Körper im Hauptasteroidengürtel, sondern scheint auch eine komplexere Geologie als seine Mitbewohner aufzuweisen. Ein besonderes Rätsel ist das Vorhandensein von gefrorenem Ammoniak auf Ceres, das die Raumsonde Dawn bei der Untersuchung des Zwergplaneten zwischen 2015 und 2018 gefunden hat.
Ammoniak ist vermutlich nur im äußeren Sonnensystem stabil, weit weg von der Sonne und der Strahlung, die es verdampfen lässt. Sein Vorhandensein deutete daher darauf hin, dass Ceres weit entfernt von seiner heutigen Heimat entstanden sein könnte. Nun könnten Daten aus einem der ältesten Einschlagskrater auf Ceres, dem 64 km breiten Consus-Krater, die Migrationstheorie widerlegen und zeigen, dass der Zwergplanet tatsächlich im Asteroidengürtel entstanden ist.
„Mit 450 Millionen Jahren ist der Consus-Krater nach geologischen Maßstäben nicht besonders alt, aber er ist eine der ältesten erhaltenen Strukturen auf Ceres“, sagte Ranjan Sarkar, Forscher am Max-Planck-Institut und Mitglied des Teams, in einer Erklärung. „Durch seine tiefe Aushöhlung verschafft er uns Zugang zu Prozessen, die sich im Inneren von Ceres über viele Milliarden Jahre hinweg abgespielt haben – und ist damit eine Art Fenster in die Vergangenheit des Zwergplaneten.“
Die Antwort könnten Eisvulkane sein
Ceres ist ein kryovulkanischer Körper mit Vulkanen, die keine glühend heiße Lava, sondern kalten, eisigen Schlamm ausspucken. Dieser eisige Vulkanismus hat die Entwicklung des Zwergplaneten im Laufe von Milliarden von Jahren vorangetrieben und könnte auch heute noch stattfinden.
Bei der Untersuchung des Conus-Kraters, einem der kleineren Einschlagskrater von Ceres auf der Südhalbkugel des Zwergplaneten, wurden Überreste einer Sole entdeckt, die im Laufe von Milliarden von Jahren aus dem Inneren des Zwergplaneten, genauer gesagt aus einer flüssigen Schicht zwischen dem Mantel und der Kruste, an die Oberfläche gestiegen ist.
Während die meisten Ablagerungen in den verstreuten Einschlagskratern von Ceres helle, weißliche Salzablagerungen aufweisen, ist das Material an vereinzelten Stellen des Conus-Kraters eher gelblich gefärbt. Dieses Material scheint reich an Ammonium zu sein, einer Ammoniakart mit einem zusätzlichen Wasserstoffion.
Wissenschaftler waren bisher davon ausgegangen, dass der Prozess, der zur Bildung von Ammonium erforderlich ist, nicht so nah an der Sonne wie im Asteroidengürtel funktionieren würde, da es zu schnell verdampft. Diese neuen Erkenntnisse sind die ersten, die Ammonium mit salzhaltiger Sole aus dem Inneren von Ceres in Verbindung bringen, was die Idee unterstützt, dass Ceres aus dem Asteroidengürtel stammt.
Bilder des Consus-Kraters mit dem hellgelben ammoniumhaltigen Material, das mit yBM markiert ist (Bildnachweis: MPS)
Um zu ihren Erkenntnissen zu gelangen, nahm das Team an, dass die Bausteine des Ammoniums Teil des Materials waren, aus dem Ceres ursprünglich entstanden ist. Da es sich nicht mit den anderen Materialien im Mantel des Zwergplaneten verbunden hätte, hätte sich eine dicke Ammoniumschicht in der Salzlösung zwischen dem Mantel und der Oberfläche oder Kruste des Zwergplaneten angesammelt. Diese Ammoniumschicht würde sich über die gesamte Fläche von Ceres erstrecken.
Im Laufe von Milliarden von Jahren hätten die Kryovulkane von Ceres diese Sole und ihren Ammoniumgehalt in die Kruste gebracht, wo sie in geschichtete kristalline Strukturen, so genannte Schichtsilikate, gesickert wäre.
„Die Mineralien in der Kruste von Ceres haben das Ammonium möglicherweise über viele Milliarden Jahre wie eine Art Schwamm aufgesaugt“, sagte der Teamleiter und ehemalige Leiter des Dawn-Kamerateams, Andreas Nathues, „und wurden dann durch Einschläge anderer Asteroiden im Asteroidengürtel auf Ceres freigelegt.
Außerhalb des Consus-Kraters finden sich in tiefen Kratern von Ceres auffällige Flecken des vom Team untersuchten gelblich-hellen Materials. Dies deutet darauf hin, dass die Ammoniumkonzentrationen tiefer im Kern des Zwergplaneten größer sind.
Die Flecken dieses gelblichen, ammoniumreichen Materials östlich des Consus-Kraters sind nach Ansicht der Forscher durch eine Asteroidenkollision vor etwa 280 Millionen Jahren freigelegt worden.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden im Journal of Geophysical Research veröffentlicht: Planets.
