Il pianeta nano Cerere potrebbe trovarsi a centinaia di milioni di miglia da Giove, e ancora più lontano da Saturno, ma l'enorme influenza della gravità di questi giganti gassosi ha un effetto apprezzabile sull'orientamento di Cerere. In un nuovo studio, i ricercatori della missione Dawn della NASA calcolano che l'inclinazione assiale di Cerere - l'angolo con cui ruota mentre viaggia intorno al sole - varia ampiamente nel corso di circa 24, 500 anni. Gli astronomi considerano questo un periodo di tempo sorprendentemente breve per deviazioni così drammatiche.

Cambiamenti nell'inclinazione assiale, o "obliquità, " nella storia di Cerere sono legati alla più ampia questione di dove si possa trovare l'acqua ghiacciata sulla superficie di Cerere, gli scienziati riferiscono sulla rivista Lettere di ricerca geofisica . Date le condizioni su Cerere, il ghiaccio sarebbe in grado di sopravvivere solo a temperature estremamente fredde, ad esempio nelle zone che non vedono mai il sole.

"Abbiamo trovato una correlazione tra i crateri che rimangono in ombra alla massima obliquità, e depositi luminosi che sono probabilmente ghiaccio d'acqua, " ha detto Anton Ermakov, ricercatore post-dottorato presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, e autore principale dello studio. "Le regioni che non hanno mai visto la luce del sole per milioni di anni hanno maggiori probabilità di avere questi depositi".

Cicli di obliquità

Negli ultimi 3 milioni di anni, Cerere ha attraversato cicli in cui la sua inclinazione varia da circa 2 gradi a circa 20 gradi, calcoli indicano.

"Non possiamo osservare direttamente i cambiamenti nell'orientamento di Cerere nel tempo, quindi abbiamo usato le misurazioni della forma e della gravità della navicella spaziale Dawn per ricostruire con precisione quella che si è rivelata una storia dinamica, " disse Erwan Mazarico, un coautore del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

L'ultima volta che il pianeta nano ha raggiunto la massima inclinazione, che era di circa 19 gradi, aveva 14 anni, 000 anni fa, ricercatori hanno detto. Per confronto, La Terra è inclinata di 23,5 gradi. Questa significativa inclinazione fa sì che il nostro pianeta sperimenti le stagioni:l'emisfero settentrionale vive l'estate quando è orientato verso il sole, e inverno quando è puntato lontano dal sole. Al contrario, L'attuale inclinazione di Cerere è di circa 4 gradi, quindi non avrà effetti stagionali così forti nel corso di un anno lì (che è circa 4,6 anni terrestri).

In che modo l'obliquità è in relazione con il ghiaccio?

Quando l'inclinazione assiale è piccola, regioni relativamente grandi su Cerere non ricevono mai la luce solare diretta, in particolare ai poli. Queste regioni costantemente in ombra occupano un'area di circa 800 miglia quadrate (2, 000 chilometri quadrati). Ma quando l'obliquità aumenta, più crateri nelle regioni polari ricevono esposizione diretta al sole, e le aree in ombra persistente occupano solo da 0,4 a 4 miglia quadrate (da 1 a 10 chilometri quadrati). Queste aree sulla superficie di Cerere, che restano in ombra anche ad alta obliquità, può essere abbastanza freddo da mantenere il ghiaccio superficiale, Gli scienziati dell'alba hanno detto.

Questi crateri con aree che rimangono in ombra per lunghi periodi di tempo sono chiamati "trappole fredde, " perché sono così freddi e scuri che le sostanze volatili, sostanze facilmente vaporizzabili, che migrano in queste aree non possono sfuggire, anche oltre un miliardo di anni. Uno studio del 2016 del team Dawn in Nature Astronomy ha trovato materiale luminoso in 10 di questi crateri, e i dati dello spettrometro di mappatura del visibile e dell'infrarosso di Dawn indicano che uno di essi contiene ghiaccio.

Il nuovo studio si è concentrato sui crateri polari e ha modellato il modo in cui l'ombra progredisce al variare dell'inclinazione assiale di Cerere. Nell'emisfero settentrionale, solo due regioni in ombra persistente rimangono in ombra alla massima inclinazione di 20 gradi. Entrambe queste regioni hanno oggi depositi luminosi. Nell'emisfero australe, ci sono anche due regioni in ombra persistente alla massima obliquità, e uno di loro ha chiaramente un deposito luminoso.

Regioni in ombra nel contesto

Cerere è il terzo corpo del sistema solare che presenta regioni permanentemente in ombra. Mercurio e la luna della Terra sono gli altri due, e gli scienziati credono di aver ricevuto il loro ghiaccio da corpi impattanti. Però, Mercurio e la luna non hanno una variabilità così ampia nelle loro inclinazioni a causa dell'influenza gravitazionale stabilizzante del sole e della Terra, rispettivamente. L'origine del ghiaccio nelle trappole fredde di Cerere è più misteriosa:potrebbe provenire da Cerere stessa, o può essere consegnato da impatti di asteroidi e comete. Indipendentemente, la presenza di ghiaccio nelle trappole fredde potrebbe essere correlata a una tenue atmosfera d'acqua, che è stato rilevato dall'Herschel Space Observatory dell'ESA nel 2012-13. Le molecole d'acqua che lasciano la superficie ricadrebbero su Cerere, con qualche atterraggio in trappole fredde e accumulo lì.

"L'idea che il ghiaccio possa sopravvivere su Cerere per lunghi periodi di tempo è importante mentre continuiamo a ricostruire la storia geologica del pianeta nano, compreso se ha emesso vapore acqueo, " ha detto Carol Raymond, vice investigatore principale della missione Dawn e coautore dello studio, con sede presso JPL.