Ceres y sus cráteres polares con hielo

Por Daniel Marín, el 22 diciembre, 2016. Categoría(s): Astronomía • Dawn • Sistema Solar ✎ 9

La sonda Dawn nos ha enseñado por primera vez el verdadero rostro de Ceres, el planeta enano más cercano a la Tierra y el cuerpo de mayor tamaño del cinturón de asteroides. Antes de que Dawn orbitase Ceres todos los modelos predecían un mundo con una corteza rica en hielo de agua, pero no ha sido así. Aunque sabemos que debido a su baja densidad media (2,16 gramos por centímetro cúbico) Ceres contiene mucha agua en su interior, lo cierto es que su corteza externa es relativamente seca. De hecho, una de las mayores dificultades de la misión ha sido identificar la presencia de hielo de agua en la superficie del planeta enano, algo que solo se ha podido confirmar puntualmente en algunas zonas (como el cráter Oxo, por ejemplo). O al menos hasta ahora, porque ya podemos decir que existen otros lugares en Ceres ricos en hielo: el fondo de algunos cráteres del polo norte.

sa
A la derecha, zonas en oscuridad perpetua en el polo norte de Ceres. A la derecha, mapa de elevación con los cráteres con posibles depósitos de hielo en rojo (Platz et al.).

La idea nos suena a todos. En la Luna y en Mercurio también existen cráteres situados a altas latitudes cuyo fondo nunca ve la luz del Sol y que albergan hielo en su superficie, así que, ¿por qué Ceres iba a ser distinto? El planeta enano ha resultado ser un mundo altamente craterizado, por lo que no deberían faltar cráteres candidatos a pesar de que el eje de rotación de Ceres no tiene una inclinación nula, sino que alcanza los 4,028º (más que Mercurio, pero menos que la Luna).

Modelo del interior de Ceres (nature.com).
Modelo del interior de Ceres (nature.com).

Un equipo de investigadores con Thomas Platz a la cabeza ha analizado las imágenes de las regiones del polo norte de Ceres tomadas por Dawn desde las órbitas HAMO y LAMO y ha demostrado que existen un mínimo de 634 cráteres cuyos fondos están en sombra permanente. Pero la identificación positiva de hielo es una tarea mucho más complicada, algo que pueden atestiguar los científicos lunares o el equipo de la sonda MESSENGER. No obstante, el equipo de Platz ha descubierto diez cráteres con depósitos brillantes que podrían ser hielo (los fondos de los cráteres están en sombra, pero se pueden vislumbrar en imágenes de larga exposición gracias a la luz dispersa). Naturalmente, esto no basta. Ceres es famoso por sus llamativas manchas brillantes de sales (carbonato de sodio), así que es necesario algún tipo de confirmación espectroscópica si no queremos confundir el hielo de agua con estas sales. Afortunadamente el equipo de Platz ha logrado dicha identificación en uno de los cráteres mediante el espectrómetro VIR de Dawn. Puesto que el resto de depósitos es morfológicamente similar, lo lógico es pensar que los diez cráteres tienen hielo en su interior.

asas
Esto no es hielo. Las famosas manchas blancas de Ceres (aquí las del cráter Occator) son depósitos de sales (carbonato de sodio principalmente)(NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).
as
Ceres con el cráter Oxo en el centro, uno de los lugares donde Dawn ha identificado hielo de agua fuera de los polos (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/Justin Cowart).

Estos diez cráteres cumplen el requisito de ser trampas de frío, es decir, estar en sombra permanente y tener una temperatura por debajo de -163º C (110 K), la temperatura de equilibrio del hielo puro en el vacío. Las zonas en sombra permanente cubren un área de 2.129 kilómetros cuadrados, o sea, el 0,15% del hemisferio norte de Ceres. Curiosamente, la cifra es comparable a la superficie en sombra permanente de los hemisferios sur de Mercurio (o,12%) o la Luna (0,16%).

Otra vista de los diez cráteres con fondos brillantes (http://www.mps.mpg.de/).
Otra vista de los diez cráteres con fondos brillantes que posiblemente es hielo (http://www.mps.mpg.de/).
asas
Esto si parece ser hielo puro en Ceres. Depósitos brillantes de varios cráteres boreales. a) y b) muestran el mismo cráter con distintas exposiciones. El depósito brillante de este cráter tiene un diámetro de 1,7 km. c), d) y e) muestran el depósito de otro cráter boreal (Platz et al.).

Otro asunto es el origen de este hielo. En la Luna y Mercurio, dos mundos secos a más no poder, está claro que el origen debe ser exógeno. O sea, el hielo viene de fuera, procedente del impacto de cometas y asteroides carbonáceos. Pero Ceres es distinto a la Luna y Mercurio por su alto contenido en hielo propio. Evidentemente, el origen exógeno no se puede descartar a la ligera —al fin y al cabo Ceres está en el cinturón de asteroides, rodeado de miles de cuerpos ricos en volátiles—, pero también podría tratarse de hielo del mismo Ceres. En este caso existen varios mecanismos que podrían ser responsables de generar este hielo.

Por un lado tenemos los impactos de cuerpos menores contra Ceres, que levantarían una gran cantidad de roca y hielo de la corteza del planeta enano. Parte de este hielo se depositaría en los cráteres polares y allí se quedaría indefinidamente. Pero también es posible que sea hielo local que ha quedado expuesto por culpa de la erosión de micrometeoros. Por último, otro mecanismo, mucho más atractivo, apunta a que el agua quizás se ha abierto camino hasta la superficie desde el interior para ser expulsada por criovolcanes (como la montaña Ahuna Mons, la más alta de Ceres) hacia el exterior.

Con Ceres ya conocemos tres cuerpos planetarios sin atmósfera que presentan depósitos de hielo de agua en el fondo de cráteres situados a altas latitudes. Curiosamente, los depósitos de hielo de este planeta enano son mucho más evidentes y prístinos que los de Mercurio, ‘contaminados’ por oscuras sustancias orgánicas, o los de la Luna, que se hallan parcial o totalmente mezclados con el polvo lunar.

Referencias:



9 Comentarios

  1. Water, water everywhere! Beware of isotopic ratio!

    No olvidemos que la gravedad de Ceres es un espectacular 0.03 g. Seis veces que la Luna (0.17 g) y 13 veces que Mercurio (0.38 g). O 1/33 de la terrestre. Sin campos magnéticos y apacible brisa solar.

      1. Jejeje, fue lo primero que se me vino a la cabeza. Del disco Powerslave, precisamente referenciada por Stewie xD . Si no fuera porque es quien es, diría que fue casual.

      2. Samuel, desde luego,

        Water, water, every where,
        And all the boards did shrink;
        Water, water, every where,
        Nor any drop to drink.

        Hay que reconocer que la propaganda se les dio muy bien, lo de vender lo hicieron estupendamente, no como otros, algunos con complejos de no ser menestrales y purezas más raras que un aldehido en la atmósfera de Mercurio (y para clasistas, ellos, que entraron en el siglo XX con el Ancien Régime intacto). A ver qué literaturas tienen un Rudyard Kipling, o el amigo Jack London y sus viajes en barco con los salvajes (whiskey, whiskey every where).

        P.S. Los salvajes eran los que iban con él en el barco, los de las fotos.

    1. Si, Stewie, agua pero… sería más estimulante y prometedor encontrala efectivamente en estado líquido (aunque, lógicamente, es imposible que aparezca en este estado en los cráteres de Ceres, Luna o Mercurio).

      Recordemos, de paso, que sigue sin estar totalmente claro el origen de tanta agua en nuestro propio planeta…

      Un saludo!

    2. Quizá el que la gravedad sea tan baja podría ser la explicación de que se detecte tan poco el hielo de Ceres. A ver si podría ser así:
      – Al volatitizarse en el espacio el hielo de la superficie que aún no se hubiera separado de otros minerales, sólo quedarían en el suelo los residuos no volátiles.
      – Estos resíduos, a pesar de ser más densos que el hielo que queda abajo, por la escasa gravedad de Ceres no tienen peso suficiente para abrirse paso hacia el interior, quedando como una fina costra en la superficie.
      – Donde la costra mineral del suelo es lo bastante fina e impermeable, quizá pueda transmitir calor durante el día al hielo interior y producir pequeñas corrientes subterráneas de agua salada intermitentes que acaben surgiendo como témpanos de hielo por los puntos más débiles, por ejemplo en el fondo de cráteres.
      – Una vez allí, sólo durarían los témpanos que estén en la sombra permanentemente, el resto se sublimaría.

  2. Recuerdo cuando teoricé en su momento que las manchas blanca era sal. O al menos algún compuesto a base de sodio. Ni me imaginé que iba a estar cerca de la respuesta. Saludos Daniel y Feliz Navidad.

Deja un comentario