Tieteessä yksi löytö johtaa usein enemmän kysymyksiin ja mysteereihin. Tämä pätee varmasti kääpiöplaneetan jäätulivuoriin Ceres . Kun Dawn-avaruusalus löysi massiivisen kryovulkaanin nimeltä Ahuna Mons Ceresin pinnalla se johti lisää kysymyksiin: Kuinka kryovulkaanisesti aktiivinen Ceres on? Ja miksi näemme vain yhden?
Kääpiöplaneetta Ceres on jotain erityistä. Se on ainoa kääpiöplaneetta, jota avaruusalus on tutkinut tarkasti, ja ainoa kryovulkaanisesti aktiivinen kappale, jota on tutkittu tarkasti. NASAn Aamunkoitto avaruusalus saapui Ceresiin vuonna 2015 käytyään asteroidilla Vesta . Vuonna 2016 NASAn tutkijat paljastivat Ceresillä olevan massiivisen kryotulivuoren, nimeltään Ahuna Mons.
Dawnin havainnot paljastivat jotain mielenkiintoista 4 kilometriä korkeasta Ahuna Monsista: se on geologisesti hyvin nuori. Se on vain noin 200 miljoonaa vuotta vanha, kun taas Ceres itse on 4,5 miljardia vuotta vanha. Vaikka Ahuna Mons ei ole enää aktiivinen, se oli aktiivinen lähimenneisyydessä. Ahuna Monsin nuorekkuus ja se, että se on ainoa näkyvä jäätulivuori, oli tutkijoille mysteeri. Olisi hyvin outoa, että planeetta olisi lepotilassa 4,3 miljardia vuotta ja purkautuisi sitten yhtäkkiä vain yhdestä paikasta.
Kryotulivuoria on täytynyt olla muitakin, mutta missä ne olivat?
UA-tutkijan Michael Sorin johtama Arizonan yliopiston (UA) tutkimus auttaa selittämään Ceresin jäätulivuoren mysteerin. Sori ja hänen kirjoittajat UA:sta, Ali Bramson ja Shayne Byrne, huomasivat, että Ceresin jäätulivuoret räjäyttävät edelleen aktiivisesti tarpeeksi materiaalia täyttämään elokuvateatterin joka vuosi. Heidän tutkimuksensa selittää myös, miksi emme näe Ceresin pinnalla vanhojen tulivuorten jäänteitä.
Paperin mukaan kaikki näkyvät todisteet vanhemmista jäätulivuorista poistetaan prosessilla, joka tunnetaan nimellä 'viskoosinen rentoutuminen'. Viskoosi materiaali on jotain, joka virtaa, kuten vesi. Paksummat nesteet, kuten hunaja ja ketsuppi, ovat myös viskooseja, mutta niiden virtaaminen kestää kauemmin. Jää on myös viskoosia, ja täällä maan päällä jäätiköt ovat todiste siitä.
Ceres on pääosin kiveä ja jäätä, joten Sori ja hänen tiiminsä teorioivat, että vanhemmat tulivuoret yksinkertaisesti rentoutuvat epämuodostuneiksi jään/kiven koostumuksensa viskositeetin vuoksi. Jääpitoisuus ja lämpötila määrittävät, kuinka nopeasti ne antautuvat viskoosiselle rentoutumiselle. Mitä korkeampi jääpitoisuus ja korkeampi lämpötila, sitä nopeammin jäätulivuori katoaisi.
Ceresin pinnalla on lämpötilan vaihteluita, vaikka se ei koskaan lämpene yli -30 F. Napat pysyvät kylminä, mutta päiväntasaajalla lämpötilat ovat vaihtelevampia. 'Cereksen sauvat ovat tarpeeksi kylmiä, joten jos aloitat jäävuoresta, se ei rentoudu', Sori sanoi. 'Mutta päiväntasaaja on tarpeeksi lämmin, jotta jäävuori saattaa rentoutua geologisen ajan kuluessa.'
Sori loi simulaatioita viskoosin relaksaatioteorian testaamiseksi. Näissä malleissa napojen lähellä olevat jäätulivuoret pysyivät jäässä ikuisesti. Mutta kaukana napoista jäätulivuoret muodostuivat korkeiksi, jyrkkeiksi muotoiksi, mutta vajosivat lyhyiksi leveiksi muotoiksi ajan myötä.
Seuraava askel oli tutkia Dawnin tietoja etsimällä maamuotoja, jotka vastasivat simuloituja muotoja. Ceresin pinta-ala on noin 3,4 miljoonaa neliökilometriä, ja Sori ja hänen tiiminsä löysivät 22 vuorta, jotka vastaavat simulaatioiden vuoria.
'Todella jännittävä osa, joka sai meidät ajattelemaan, että tämä voisi olla totta, on se, että löysimme napalta vain yhden vuoren.' – Michael Sori, Arizonan yliopisto.
'Todella jännittävä osa, joka sai meidät ajattelemaan, että tämä voisi olla totta, on se, että löysimme napalta vain yhden vuoren', Sori sanoi. Yamor Mons on navassa, ja sillä on sama muoto kuin Ahuna Mons. Mutta Yamor Monsissa on törmäyskraattereita, mikä on osoitus sen vanhasta iästä. Yamor Mons ei ole antanut periksi viskoosiselle rentoutumiselle johtuen sen sijainnista jääkaapissa. Yamor Mons on viisi kertaa leveämpi kuin korkea, ja muut Ceresin vuoret vastaavat mallin ennusteita. Ne ovat jopa tätä leveämpiä.
Tämän jälkeen tiimi pystyi määrittämään vuorten iän vertaamalla niitä malleihin. Vuorten topografiaa käyttäen Sori laski sitten niiden tilavuuden. Seuraava askel oli yhdistää ikä ja tilavuus ja määrittää Ceresin jäätulivuorten muodostumisnopeus. 'Löysimme, että yksi tulivuori muodostuu 50 miljoonan vuoden välein', Sori sanoi.
Heidän perusteellaan tiimi laski keskimäärin 13 000 kuutiometriä kryovulkaanista materiaalia vuodessa, mikä riittää täyttämään elokuvateatterin tai neljä olympiauima-allasta.
Maan vulkanismiin verrattuna se ei ole paljon materiaalia. Ceres on paljon pienempi kuin Maa, eivätkä purkaukset ole yhtä rajuja kuin maanpäälliset tulivuorenpurkaukset. Ceresillä tulivuoret tuottavat kryomagmaa, suolaista kiviä, jäätä ja muita haihtuvia aineita, kuten ammoniakkia. Se tihkuu pintaan muodostaen vastaavan laavakupolin täällä maan päällä. Ajan myötä nämä jäätulivuoret yksinkertaisesti putosivat pois viskoosin rentoutumisen vuoksi.
Ceresin jäätulivuorten syitä ei ymmärretä hyvin. Ceres on ensimmäinen kryovulkaaninen kappale, jota on tutkittu tarkasti. Muut aurinkokunnan kappaleet ovat todennäköisesti kryovulkaanisia, kuten Eurooppa ja Enceladus , mutta niitä ei ole vielä tutkittu tarkasti. 'Europan ja Ceresin välillä saattaa olla yhtäläisyyksiä, mutta meidän on lähetettävä seuraava tehtävä sinne ennen kuin voimme sanoa varmuuden', Sori sanoi.
Sorin paperi julkaistiin lehdessä Luonnon tähtitiede .
Lähteet:
- UA:n lehdistötiedote: 'Ceres vie elämän jäätulivuoren kerrallaan'
- Paperi: Topografian paljastamat kryovulkaaniset nopeudet Ceresillä
- NASA Dawn -tehtävän yleiskatsaus
- Ceres Wikipedia -merkintä
- NASA:n lehdistötiedote: Ceresin geologinen toiminta, jää paljastettiin uudessa tutkimuksessa