Mapa da região polar norte de Ceres. As áreas coloridas são áreas que ficam continuamente sombreadas durante um ano Ceres e, portanto, muito frias. A inclinação do eixo (obliquidade) de Ceres muda lentamente ao longo do tempo e atualmente é de 4 graus, mas variou entre 2 e 20 graus ao longo do tempo. A cor indica a obliquidade máxima em que um local fica na sombra durante uma órbita inteira. Crédito:Erwan Mazarico/GSFC Ceres, o maior asteróide do nosso sistema solar, guarda um segredo obscuro:depósitos de gelo extremamente jovens em crateras permanentemente sombreadas perto dos seus pólos. Se isso parece vagamente familiar, é porque a nossa lua e o planeta Mercúrio também têm depósitos de gelo polar, que têm sido estudados há décadas.
"Para Ceres, a história começou em 2016, quando a sonda Dawn, que orbitava Ceres na altura, vislumbrou estas crateras permanentemente escuras e viu depósitos de gelo brilhantes em algumas delas," disse Norbert Schorghofer, autor principal de "History of Armadilhas frias de Ceres baseadas em modelos de formas refinadas", que aparece no The Planetary Science Journal . Os cientistas do PSI, Robert Gaskell e John Weirich, e o cientista do Goddard Space Flight Center da NASA, Erwan Mazarico, são coautores do artigo.
"A descoberta em 2016 representou um enigma:muitas crateras nas regiões polares de Ceres permanecem sombreadas durante todo o ano - o que em Ceres dura 4,6 anos terrestres - e, portanto, permanecem friamente frias, mas apenas algumas delas abrigam depósitos de gelo", disse Schorghofer. . "Em breve, outra descoberta forneceu uma pista sobre o motivo:o eixo de rotação de Ceres oscila para frente e para trás a cada 24.000 anos devido às marés do Sol e de Júpiter. Quando a inclinação do eixo é alta e as estações são fortes, apenas algumas crateras permanecem sombreadas durante todo o ano. , e estas são as crateras que contêm depósitos de gelo brilhantes."
Para determinar o tamanho das sombras dentro das crateras há milhares de anos, os cientistas constroem mapas digitais de elevação e depois realizam cálculos de traçado de raios com eles para reconstruir teoricamente as sombras projetadas no fundo das crateras. Os resultados são tão confiáveis quanto os modelos de formato digital nos quais se baseiam. Tenha em mente que o fundo dessas crateras está sempre na sombra, por isso não é fácil medir a profundidade delas.
A espaçonave Dawn tinha uma câmera muito sensível, que podia discernir características no fundo sombreado da cratera. Imagens estéreo de regiões iluminadas pelo sol são frequentemente usadas para construir mapas digitais de elevação de regiões iluminadas pelo sol, mas fazer um mapa de elevação de terreno sombreado é um desafio raramente enfrentado. Como parte do novo estudo, o cientista do PSI, Robert Gaskell, desenvolveu uma nova técnica para reconstruir alturas mesmo nas partes sombreadas de um par estéreo de imagens. Esses mapas de elevação aprimorados podem então ser usados para traçado de raios para prever a extensão de regiões frias e permanentemente sombreadas.
Estes mapas mais precisos produziram um resultado surpreendente:quando Ceres atingiu a inclinação máxima do seu eixo, o que ocorreu pela última vez há cerca de 14 mil anos, nenhuma cratera em Ceres permaneceu permanentemente sombreada e qualquer gelo nelas deve ter rapidamente sublimado para o espaço.
"Isso deixa apenas uma explicação plausível:os depósitos de gelo devem ter-se formado mais recentemente. Os resultados sugerem que todos estes depósitos de gelo devem ter-se acumulado nos últimos 6.000 anos ou menos. Considerando que Ceres tem bem mais de 4 mil milhões de anos, isso é uma idade notavelmente jovem", disse Schorghofer.
"Ceres é um objeto rico em gelo, mas quase nada desse gelo está exposto na superfície. As crateras polares acima mencionadas e algumas pequenas manchas fora das regiões polares são as únicas exposições de gelo. No entanto, o gelo é onipresente em profundidades rasas - como descoberto pelo cientista do PSI Tom Prettyman e sua equipe em 2017 – então mesmo um pequeno impactador seco poderia vaporizar parte desse gelo", disse Schorghofer.
"Um fragmento de um asteróide pode ter colidido com Ceres há cerca de 6.000 anos, o que criou uma atmosfera temporária de água. Uma vez gerada uma atmosfera de água, o gelo se condensaria nas frias crateras polares, formando os depósitos brilhantes que ainda vemos hoje. Alternativamente, , os depósitos de gelo poderiam ter sido formados por avalanches de material rico em gelo. Este gelo sobreviveria apenas nas crateras frias e sombreadas. De qualquer forma, estes eventos foram muito recentes numa escala de tempo astronómica", acrescentou Schorghofer.
O estudo também analisou a possibilidade de que outros tipos de gelo, além do gelo de água, possam estar presos nestas crateras incomuns em Ceres. Na nossa Lua, porções de crateras polares são tão frias que até mesmo o CO2 o gelo e algumas outras espécies químicas poderiam durar bilhões de anos. Ceres está mais longe do Sol, então pode-se esperar que suas crateras polares sejam ainda mais frias que as da Lua.
Schorghofer calculou as temperaturas dentro das crateras polares de Ceres, algo que nunca tinha sido feito antes. A resposta foi surpreendente:embora estas crateras sejam suficientemente frias para reter água gelada, são demasiado quentes para reter outros tipos comuns de gelo.
Duas circunstâncias contribuem para isso. Primeiro, a inclinação do eixo de Ceres, atualmente de 4 graus, é maior do que a inclinação de 1,5 graus da lua, portanto, mais bordas da cratera são iluminadas pelo sol e mais luz é espalhada no fundo da cratera. Em segundo lugar, Ceres simplesmente não tem crateras perenemente sombreadas muito próximas do pólo norte, ao contrário da Lua, onde uma cratera fica quase exactamente no pólo sul. Por estas razões, as temperaturas não são tão baixas em Ceres como em partes da superfície lunar.
O estudo descreve o novo método usado para reconstruir a topografia usando imagens estéreo de crateras sombreadas, fornece um novo mapa de regiões perenemente sombreadas para toda a região polar norte de Ceres, determina a extensão de regiões perenemente sombreadas dentro de crateras polares com depósitos de gelo brilhantes, e estima as temperaturas do interior dessas crateras.
“Qualquer que seja a história destes depósitos de gelo, resultou de eventos não muito mais antigos que a civilização humana”, disse Schorghofer.
