"Per Cerere, la storia è iniziata nel 2016, quando la navicella spaziale Dawn, che all'epoca orbitava attorno a Cerere, ha intravisto questi crateri permanentemente oscuri e ha visto depositi di ghiaccio luminosi in alcuni di essi", ha detto Norbert Schorghofer, autore principale di "Storia di Trappole fredde di Cerere basate su modelli di forme raffinate", pubblicato su The Planetary Science Journal . Gli scienziati del PSI Robert Gaskell e John Weirich e lo scienziato del NASA Goddard Space Flight Center Erwan Mazarico sono coautori dell'articolo.

"La scoperta nel 2016 ha posto un enigma:molti crateri nelle regioni polari di Cerere rimangono in ombra tutto l'anno - che su Cerere dura 4,6 anni terrestri - e quindi rimangono gelidamente freddi, ma solo pochi di essi ospitano depositi di ghiaccio", ha detto Schorghofer. . "Presto, un'altra scoperta fornì un indizio sul perché:l'asse di rotazione di Cerere oscilla avanti e indietro ogni 24.000 anni a causa delle maree provenienti dal Sole e da Giove. Quando l'inclinazione dell'asse è elevata e le stagioni forti, solo pochi crateri rimangono in ombra tutto l'anno. , e questi sono i crateri che contengono depositi di ghiaccio brillante."

Per determinare quanto fossero grandi le ombre all'interno dei crateri migliaia di anni fa, gli scienziati costruiscono mappe digitali di elevazione e quindi eseguono calcoli di ray-tracing con esse per ricostruire teoricamente le ombre proiettate sul fondo dei crateri. I risultati sono affidabili tanto quanto i modelli di forme digitali su cui si basano. Tieni presente che i pavimenti di questi crateri sono sempre in ombra, quindi non è facile misurare quanto siano profondi.

La navicella spaziale Dawn aveva una telecamera molto sensibile, in grado di distinguere le caratteristiche sui pavimenti in ombra dei crateri. Le immagini stereo delle regioni illuminate dal sole vengono spesso utilizzate per costruire mappe digitali di elevazione delle regioni illuminate dal sole, ma creare una mappa di elevazione del terreno in ombra è una sfida che raramente è stata affrontata. Nell'ambito del nuovo studio, lo scienziato del PSI Robert Gaskell ha sviluppato una nuova tecnica per ricostruire le altezze anche nelle parti in ombra di una coppia stereo di immagini. Queste mappe di elevazione migliorate possono quindi essere utilizzate per il ray-tracing per prevedere l'estensione delle regioni fredde e permanentemente in ombra.

Queste mappe più accurate hanno prodotto un risultato sorprendente:quando Cerere raggiunse la sua massima inclinazione dell'asse, avvenuta l'ultima volta circa 14.000 anni fa, nessun cratere su Cerere rimase perennemente in ombra e l'eventuale ghiaccio al loro interno deve essersi rapidamente sublimato nello spazio.

"Ciò lascia solo una spiegazione plausibile:i depositi di ghiaccio devono essersi formati più recentemente. I risultati suggeriscono che tutti questi depositi di ghiaccio devono essersi accumulati negli ultimi 6.000 anni o meno. Considerando che Cerere ha ben più di 4 miliardi di anni, quello è un'età straordinariamente giovane", ha affermato Schorghofer.

"Cerere è un oggetto ricco di ghiaccio, ma quasi nulla di questo ghiaccio è esposto in superficie. I suddetti crateri polari e alcune piccole zone al di fuori delle regioni polari sono le uniche esposizioni di ghiaccio. Tuttavia, il ghiaccio è onnipresente a profondità basse, come scoperto dallo scienziato del PSI Tom Prettyman e dal suo team nel 2017, quindi anche un piccolo dispositivo di simulazione a secco potrebbe vaporizzare parte di quel ghiaccio," ha detto Schorghofer.

"Un frammento di un asteroide potrebbe essere entrato in collisione con Cerere circa 6.000 anni fa, creando un'atmosfera acquatica temporanea. Una volta generata un'atmosfera acquatica, il ghiaccio si condenserebbe nei freddi crateri polari, formando i depositi luminosi che vediamo ancora oggi. In alternativa , i depositi di ghiaccio potrebbero essersi formati da valanghe di materiale ricco di ghiaccio. Questo ghiaccio sarebbe poi sopravvissuto solo nei freddi crateri in ombra. In ogni caso, questi eventi sono stati molto recenti su una scala temporale astronomica", ha aggiunto Schorghofer.

Lo studio ha anche esaminato la possibilità che altri tipi di ghiaccio, diversi dal ghiaccio d’acqua, potrebbero essere intrappolati in questi insoliti crateri su Cerere. Sulla nostra Luna, porzioni di crateri polari sono così fredde che persino la CO₂ il ghiaccio e alcune altre specie chimiche potrebbero durare al loro interno per miliardi di anni. Cerere è più lontano dal Sole, quindi i suoi crateri polari potrebbero essere ancora più freddi di quelli della Luna.

Schorghofer calcolò le temperature all'interno dei crateri polari di Cerere, qualcosa che non era mai stato fatto prima. La risposta è stata sorprendente:sebbene questi crateri siano abbastanza freddi da trattenere il ghiaccio d'acqua, sono troppo caldi per trattenere altri tipi comuni di ghiaccio.

A ciò contribuiscono due circostanze. Innanzitutto, l'inclinazione dell'asse di Cerere, attualmente di 4 gradi, è maggiore dell'inclinazione di 1,5 gradi della Luna, quindi una parte maggiore dei bordi del cratere è illuminata dal sole e più luce viene dispersa sul fondo del cratere. In secondo luogo, Cerere semplicemente non ha crateri perennemente in ombra molto vicini al polo nord, a differenza della Luna, dove un cratere si trova quasi esattamente sul polo sud. Per questi motivi, le temperature su Cerere non sono così basse come su alcune parti della superficie lunare.

Lo studio descrive il nuovo metodo utilizzato per ricostruire la topografia utilizzando immagini stereo di crateri in ombra, fornisce una nuova mappa delle regioni perennemente in ombra per l'intera regione polare nord di Cerere, determina l'estensione delle regioni perennemente in ombra all'interno dei crateri polari con depositi di ghiaccio luminosi, e stima le temperature per l'interno di questi crateri.

"Qualunque sia la storia di questi depositi di ghiaccio, essa è il risultato di eventi non molto più antichi della civiltà umana", ha affermato Schorghofer.