Ceres: la fascinante historia del mayor asteroide del sistema solar

Criovolcanes, depósitos de sales y hielo en la superficie o cráteres hexagonales. Estas son algunas de las sorpresas que la sonda Dawn ha descubierto en Ceres, el mayor de los asteroides y el planeta enano más cercano a la Tierra. Sin lugar a dudas, la característica más llamativa de Ceres son sus manchas blancas. Desde el año pasado sabemos que estas manchas son en realidad depósitos de sales —principalmente sulfato de magnesio— pero todavía persisten muchas incógnitas sobre su formación. Ahora la sonda Dawn, situada en su órbita final LAMO a 385 kilómetros sobre la superficie, ha fotografiado las manchas del cráter Occator, las más brillantes, con la mayor resolución alcanzada hasta la fecha.

Las manchas del cráter Occator de Ceres en alta resolución vistas por la sonda Dawn desde la órbita LAMO (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Las manchas del cráter Occator de Ceres en alta resolución (35 m/píxel) vistas por la sonda Dawn desde la órbita LAMO (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).

Dawn ha tardado tanto en captar en detalle el cráter Occator porque ha sido necesario esperar a que la sonda completase el mapa global del planeta enano desde LAMO para tener imágenes detalladas de la zona (el azar quiso que fuese de las últimas regiones en ser fotografiada). Occator es un cráter de 92 kilómetros de diámetro que presenta varias manchas blancas. La mancha principal, que coincide con el centro del cráter, tiene nueve kilómetros y es, con diferencia, la más brillante de todo el asteroide. Esta mancha se encuentra situada sobe una cúpula de dos kilómetros de altura de naturaleza desconocida dominada por grietas concéntricas.

Mosaico del cráter Occator (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Mosaico del cráter Occator (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Detalle de la cúpula central de Occator, donde se encuentra la mancha más brillante (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Detalle de la cúpula central de Occator, donde se encuentra la mancha más brillante (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).

Otras grietas recorren en paralelo el fondo del cráter conectando las demás manchas. Evidentemente, todo apunta a que algún proceso criovolcánico debe estar en juego, pero por ahora se nos escapan los detalles. De algún modo el hielo de agua, el compuesto principal del interior del manto de Ceres, debe llegar a la superficie y, al sublimarse, se forman los depósitos de sales (el hielo de agua puro es inestable a la temperatura superficial del planeta enano). Al fin y al cabo resulta muy complicado mantener tan reluciente una superficie planetaria durante tanto tiempo si no invocamos procesos geológicos activos.

Lo que sí sabemos es que Occator es inusualmente joven, pues apenas tiene entre 70 y 80 millones de años. ¿Está relacionado el elevado brillo de las manchas con la edad del cráter? Probablemente, pero se desconoce cómo. Curiosamente, ya tenemos a nuestra disposición un mapa global de Ceres a color y lo primero que llama la atención es que el fondo del cráter tiene un ligero color azul —invisible a simple vista—, mientras que las paredes y el resto del cráter son rojizos. A bote pronto uno pudiera pensar que el color azul pudiera estar relacionado con la presencia de hielo de agua y sales mezclado con el oscuro regolito, y el color rojo con sustancias orgánicas, pero por ahora no podemos confirmar esta hipótesis.

Mapa global de Ceres en color donde se aprecian los terrenos azules, probablemente relacionados con la presencia de hielo de agua (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Mapa global de Ceres en color (exagerado) donde se aprecian los terrenos azules, probablemente relacionados con la presencia de hielo de agua (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Mapa geológico de Ceres
Mapa geológico de Ceres (NASA).

El cráter Occator no es el único donde se observa este color azulado, ya que está presente en otros cráteres jóvenes, además de en las faldas de la mayor montaña de Ceres, Ahuna Mons, de cinco kilómetros de altura. Otra zona con suelos excepcionalmente azules es Haulani, un joven cráter de 29 kilómetros de diámetro que tiene pocas fracturas en su interior pero presenta el característico material de color blanco de los depósitos de sales de las manchas blancas. Y ya que hablamos de las fracturas, tan frecuentes en la superficie de Ceres, se cree que estas podrían estar asociadas a procesos criovolcánicos. Gracias a la presencia de sulfato de magnesio y otras sales (sobre todo cloruros), el agua permanecería líquida en el interior de Ceres a temperaturas de entre -70º C y 24º C y sería capaz de fluir por las grietas hasta la superficie (la temperatura superficial de Ceres oscila entre los -93º C a los -53º C)

Cráter Haulani en Ceres  (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Cráter Haulani en Ceres (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
El cráter Haulani en distintas longitudes de onda gracias al espectrómetro infrarrojo de Dawn (NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF).
El cráter Haulani en distintas longitudes de onda gracias al espectrómetro VIR de Dawn (NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF).
Ahuna Mons, la montaña más alta de Ceres (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
Ahuna Mons, la montaña más alta de Ceres y posible criovolcán, vista por Dawn a 35 m/píxel (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).

Pero, por el momento, el único lugar de Ceres donde se ha identificado positivamente la presencia de hielo de agua en la superficie es el cráter Oxo, de unos nueve kilómetros de diámetro y que alberga una de las manchas blancas del asteroide. Es muy posible que Oxo sea la fuente del vapor de agua que en su día detectó el telescopio espacial Herschel. Y esto es interesante porque Oxo es también el único lugar del planeta enano junto con el cráter Occator donde se han podido observar neblinas. Lo lógico es pensar que las neblinas están asociadas a la sublimación de hielo de agua, así que si efectivamente hay hielo en Oxo también deberá haberlo en Occator.

El cráter Oxo de Ceres, el único lugar del asteroide donde se ha confirmado la presencia de agua líquida  (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI).
El cráter Oxo de Ceres, el único lugar del asteroide donde se ha confirmado la presencia de hielo de agua (K. H. G. Hughson et al.).
Cráter Oxo. La flecha señala el lugar donde el espectrómetro VIR ha detectado hielo (J. Combe et al.).
Cráter Oxo. La flecha señala el lugar donde el espectrómetro VIR ha detectado hielo (J. Combe et al.).

Por otro lado, el detector de rayos gamma GRaND y el espectrómetro VIR han confirmado que la composición superficial de Ceres es similar a los meteoritos de tipo condrita carbonácea —ninguna novedad en este punto— y que la cantidad de hielo de agua es superior en los polos que en el ecuador. No está claro si esto es así porque el regolito de los polos contiene más hielo y minerales hidratados o porque su espesor es menor y el instrumento es capaz de detectar directamente una capa interior rica en hielo… o ambas cosas. En cuanto a la composición detallada del regolito, los datos de VIR son compatibles con una superficie formada por una mezcla de antigorita (un material rico en magnesio), carbonatos, filosilicatos con amoniaco y un componente oscuro (probablemente magnetita y/o sulfuro). La superficie de Ceres es oscura como el carbón, con un albedo de apenas el 3,5%.

Distribución de hidrógeno en la superficie de Ceres según el instrumento GRaND. Los polos tienen más hidrógeno y, por tanto, más agua, aunque también existen otros minerales que podrían contribuir a (NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF).
Distribución de hidrógeno en la superficie de Ceres según el instrumento GRaND. Los polos tienen más hidrógeno y, por tanto, más agua, aunque también existen otros compuestos que podrían contribuir a estos resultados (NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF).

Otra sorpresa de la misión han sido los cráteres poligonales, muy abundantes (se han identificado cerca de un millar), cuyo origen está relacionado de algún modo con las deformaciones plásticas causadas por el hielo del terreno. Por ahora la estructura de impacto más antigua descubierta es la cuenca Kerwan, de 280 kilómetros de diámetro. Alrededor de Kerwan el terreno es muy suave, una prueba de que en el pasado la ‘criolava’ —es decir, agua líquida— fluyó por esta zona.

Fejokoo, un cráter hexagonal de 70 km de diámetro (K.A. Otto et al.).
Fejokoo, un cráter hexagonal de 70 km de diámetro (K.A. Otto et al.).
Distribución de cráteres poligonales en Ceres (K.A. Otto et al.).
Distribución de cráteres poligonales en Ceres (K.A. Otto et al.).
Mecanismos tras la formación de los cráteres poligonales (James Keane).
Mecanismos tras la formación de los cráteres poligonales (James Keane).

Sin duda lo más llamativo de los datos de Dawn es lo complicado que está siendo identificar señales de hielo puro en un mundo formado en un porcentaje muy elevado por esta sustancia. Está claro que los modelos iniciales que preveían una corteza rica en hielo cubierta ligeramente por una capa de regolito oscuro no son correctos: la corteza de Ceres contiene mucha más roca de la esperada (un 60% aproximadamente). ¿Cómo puede ser esto posible? Una explicación es que Ceres perdiese la mayor parte de su corteza de hielo por sublimación —sobre todo si emigró desde el sistema solar exterior— o como resultado de impactos, dejando atrás un interior poco diferenciado con mayor proporción de roca mezclada. De esta forma se explicaría la inusitada ausencia de cráteres de gran tamaño, que en otros cuerpos del sistema solar están asociados a impactos antiguos que tuvieron lugar durante el Bombardeo Intenso Tardío.

Estructura y composición de Ceres a partir de los datos de Dawn (C.T. Russell et al.).
Estructura y composición de Ceres a partir de los datos de Dawn (C.T. Russell et al.).

En la actualidad Ceres posee un núcleo con una densidad de 2700-2900 kg por metro cúbico rodeado por una capa de 180 kilómetros de espesor con una densidad de 1900-2100 kg por metro cúbico y una corteza principalmente rocosa de espesor desconocido (recordemos que la densidad del agua líquida es de 1000 kg por metro cúbico y que la densidad media de Ceres es de 2162,5 kg/m3). Parte de la capa externa podría estar hoy en día lo suficientemente caliente como para permitir procesos criovolcánicos con ayuda de las sales ya mencionadas (más que un manto de agua líquida sería un ‘océano de barro y sales’). Si es cierto que Ceres tuvo originalmente una corteza de hielo puro, entonces la superficie actual sería en realidad la base de esa corteza. Esto es importante, porque en el caso que Ceres poseyese alguna vez un océano interior de agua líquida ahora podríamos estar contemplando el fondo —muy transformado— de dicho océano, con todas las implicaciones que esto tiene sobre el campo de la astrobiología.

Posible modelo de la evolución del interior de Ceres ().
Posible modelo de la evolución del interior de Ceres (J. C. Castillo-Rogez et al.).

Puede que Ceres no presente la misma variedad de procesos geológicos que Plutón, el otro planeta enano más conocido, pero se trata de un mundo activo y con una tortuosa historia, una historia que resulta fundamental para entender el origen del sistema solar. Y, por si fuera poco, está relativamente cerca de la Tierra.

Vídeo sobre los últimos descubrimientos de Dawn sobre Ceres:

Referencias:

  • http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6168
  • http://photojournal.jpl.nasa.gov/new
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1607.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1275.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/2228.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/2387.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/3012.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1832.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1781.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1515.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1384.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/2697.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/3016.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1383.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1493.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1262.pdf
  • http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2016/pdf/1618.pdf

15 Comentarios

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Hilario GómezHilario Gómez

Interesantísimo y magnífico post, sí señor.

¿Hielo en Ceres? ¡¡Vaya sorpresa !! (ironic mode on). Parece que los únicos que no contaban con él eran los autores de la novela THE EXPANSE (y los guionistas de la serie de TV homónima), que se empeñaban en hacer pasar sed a los colonos “cerinos” y les obligaban a precio de oro el hielo traído… ¡¡desde Saturno!!

Erick

La verdad es que la serie es muy interesante, y además con un trasfondo político y de misterio muy interesante…aunque si es verdad que tienen unos cuantos fallitos, esperemos que en la segunda temporada, además mejoren un poco los decorados interiores de algunas colonias, que casi parecen ferias ambulantes….y muestren más del Imperio de Marte…

Se necesitan más series buenas de Ciencia ficción espacial..dicen que están produciendo también una sobre Marte Rojo de Stanley Robinson, que espero sea una pasada y la Fundación de Asimov, por la HBO…que ganas de que ya estén para verlas…

Hilario GómezHilario Gómez

El interior de las colonias de THE EXPANSE (y dejando a un lado la colmena de apartamentos de Ceres) está copiado del Marte de “TOTAL RECALL” (1990). Hay sonoros disparates como lo de las “patrullas fronterizas” marcianas (¿fronteras en el espacio?) y grandes aciertos como algunas escenas de ingravidez, el comportamiento de los líquidos en baja gravedad o el pájaro que vuela por el interior de Ceres casi sin esfuerzo.
A ver si algún día se atreven con CITA CON RAMA, que llevan 20 años hablando de su adaptación al cine.

Jordi G.Jordi G.

Son más bien “zonas de influencia” en las que la Tierra o Marte consideran que tienen derechos mineros. La misión de esas “patrullas” es verificar que los belters que están minando asteroides (de una forma bastante realista, por cierto, con explosivos y redes de captura) tienen sus concesiones en regla.
Recuerda que mediante el motor Epstein las naves de The Expanse pueden sostener una aceleración alta y constante durante tiempo indefinido (el límite es la capacidad de resistencia de la tripulación, incluso cargada de “jugo”), por lo que las consideraciones habituales sobre mecánica orbital pasan a un segundo plano.

Erick

Yo es que estoy ilusionado con la serie, desde Galactica Sci Fi, no tenía nada interesante sobre el espacio…aunque la serie tenga sus fallitos…

Dos preguntas para ambos…

¿Creéis que para la fecha de la serie osea siglo 23 si no me equivoco estaremos como en la serie? Quiero decir con dominio del sistema solar, y Marte como una colonia poderosa e independiente, o son muy optimistas?

¿Que os parecen la botas que llevan, que se activan como por imán, para caminar en ingravidez? ¿por que no hemos hecho algo así?

s2 y gracias

Jordi G.Jordi G.

En la serie de TV se menciona el hecho de que los terrestres y marcianos expoliaron el agua de Ceres durante el siglo anterior, lo que fuerza a los “belters” a someterse a un racionamiento estricto y a transportar fragmentos de hielo desde los anillos de Saturno. En la novela no se menciona el tema; en el momento en que se escribió no se conocía la presencia de agua en Ceres. Es mucho más bestia el hecho de que la rotación de Ceres haya sido acelerada artificialmente para dotar a los habitantes de gravedad artificial! Los habitantes de Ceres vivien con los pies hacia “fuera”. Hay un par de escenas en las que alguien está a punto de ser lanzado al espacio y la compuerta hacia el vacío esta “abajo”…
Espero que syfy España se decida a traer la serie. Es muy interesante, y aunque es ciencia ficción al menos los autores intentaron mantener en lo posible las cosas dentro del realismo científico. El motor Epstein es básicamente lo más mágico que aparece… hasta que empiezan las cosas raras de verdad 😉

Carlos TCarlos T

Sencillamente: fascinante.

PD: Daniel podrías decir algo de la noticia que ha salido en diversos medios sobre el posible motor nuclear de Rosatom para ir a Marte en 45 días, que pudiera estar listo en 2025. Gracias

GinésGinés

Y hablando de actividad geológica reciente de planetas enanos, aguardo impaciente tu próxima entrada sobre Plutón para ver qué opinas sobre las fascinantes hipótesis que ha avanzado este lunes Alan Stern en su conferencia en el Southwest Research Institute.

U-95U-95

Excelente artículo. Es impresionante que algo tan “pequeño” pueda seguir vivo y sobre todo esa posibilidad de que estemos viendo lo que queda de lo que fue un cuerpo mucho mayor.

fisivi

Me da la impresión de que muchos cráteres de Ceres se debieran al criovulcanismo. Es como si la zona del cráter se hubiera elevado al diferenciarse y flotar el agua o hielo salado contenido en esa zona del manto. Luego, una vez cerca de la superficie, el calor del sol fundiría el hielo, que saldría por las laderas como regueros de salmuera, como ocurre en Marte. El agua de la salmuera se evapora o se sublima al exponerse al vacío. Según se vacía la masa de agua que elevó la zona, esta vuelve a bajar. Como la zona ha perdido volumen y ha ganado densidad por perder agua, el suelo se hunde más de lo que ascendió, quedando un cráter donde hubo un monte.

GinésGinés

Por cierto, no parece que las teorías aceptadas entre la comunidad de astrónomos planetarios sirvan para explicar cómo puede existir actividad geológica reciente (criovolcanes) en un mundo tan pequeño como Ceres: aquí no hay calentamiento de marea, calor del sol o un significativo decaimiento radiactivo. Y lo mismo, pero en mayor medida si cabe, se aplica a Plutón.

Jordi G.Jordi G.

Si en Ceres hay hielo accesible se puede convertir en el centro de la exploración del Sistema Solar, y en la puerta a los planetas exteriores.

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