DAWN revela atividades de criovulcanismo no planeta anão Ceres

Imagens altamente resolvidas da Cratera Occator mostram evidências de atividade geológica de longa duração.

Esta imagem de toda a Cratera Occator mostra o poço brilhante no seu centro e o domo criovulcânico. As montanhas rugosas na borda da cratera lançam suas sombras sobre áreas do poço. Esta imagem foi obtida a uma distância de 1.478 km da superfície de Ceres e possui uma resolução de 158 metros por pixel. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Entre as características mais impressionantes na superfície de Ceres estão as manchas brilhantes no centro da Cratera Occator, as quais já se destacavam quando a sonda DAWN da NASA ainda estava se aproximando do planeta anão. Cientistas, sob a liderança do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS), determinaram agora, de forma inédita, a idade deste material brilhante que consiste principalmente de depósitos de sais minerais especiais. Com ‘apenas’ cerca de quatro milhões de anos de idade, esses depósitos são cerca de 30 milhões de anos mais jovens do que a cratera propriamente dita. Considerando isso, bem como a distribuição e natureza do material brilhante dentro da cratera, as medidas sugerem que a Cratera Occator tem sido o cenário de surtos eruptivos de salmoura subterrânea durante um longo período e até quase recentemente. Consequentemente, Ceres é o corpo mais próximo do Sol possui atividade criovulcânica.

Durante quase dois anos, a sonda DAWN da NASA tem acompanhado o planeta anão Ceres, que orbita o Sol dentro do Cinturão Principal de Asteroides, localizado entre as órbitas de Marte e Júpiter. Durante a primeira parte da missão, entre dezembro de 2015 e setembro de 2016, a espaçonave robótica procurou diminuir a sua órbita até quando ‘apenas’ 375 km a separavam da superfície. Durante esta órbita de mapeamento de baixa altitude, as câmeras fotográficas da DAWN produziram imagens detalhadas da superfície de Ceres, exibindo uma resolução de até 35 metros por pixel. O sistema científico de imagem da DAWN foi desenvolvido, construído e tem sido operado sob a liderança do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS).

Os pesquisadores do MPS investigaram detalhadamente as complexas estruturas geológicas vistas nas imagens da Cratera Occator. Estas estruturas incluem fraturas, avalanches e crateras menores e jovens. Andreas Nathues, pesquisador da Câmera de Enquadramento (Framing Camera), exclamou:

Nestes dados, a origem e a evolução da cratera pode ser lida mais claramente do que nunca!

Indicações adicionais foram fornecidas por medições do espectrômetro infravermelho VIR a bordo da DAWN.

Aqui vemos um mosaico em cores falsas que mostram partes da Cratera Occator. As imagens foram obtidas a uma distância de 375 km. O lado esquerdo do mosaico mostra a região central da cratera, que contém o material mais brilhante de Ceres. A área mede 11 km em diâmetro e é parcialmente rodeada por montanhas íngremes. No meio está uma cúpula com 400 metros de altura coberta por fraturas, possui um diâmetro de 3 km. O lado direito do mosaico mostra outras manchas menos brilhantes da Cratera Occator. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

A Cratera Occator, localizada no hemisfério norte de Ceres, mede 92 quilômetros de diâmetro. No seu centro encontra-se um poço com um diâmetro de aproximadamente 11 km. Em várias partes da sua periferia, montanhas irregulares e encostas íngremes sobem até 750 metros de altura. Dentro do poço se formou uma cúpula brilhante, com um diâmetro de 3 km, 400 metros de altura e exibe fraturas características que se destacam.

Thomas Platz do MPS também declarou:

Esta cúpula contém o material mais brilhante de Ceres.

Os pesquisadores denominam o material brilhante presente no poço central de Cerealia Facula. Os dados do VIR mostram que os componentes lá são ricos em certos sais chamados carbonatos. Tendo em vista que impactos posteriores, nesta área, não expuseram qualquer outro material oriundo das profundezas, esta cúpula possivelmente consiste inteiramente de material brilhante. As manchas brilhantes (Vinalia Faculae), localizadas na parte exterior da cratera, são mais pálidas, formam uma camada mais fina e (assim como os dados do VIR e das câmeras mostram) e consistem de uma mistura de carbonatos e material escuro circunvizinho.

Andreas Nathues e a sua equipe interpretaram este poço central, com o seu cume rochoso e irregular, como um remanescente de uma antiga montanha central. Esse cume se formou como resultado do impacto que criou a Cratera Occator há cerca de 34 milhões de anos e colapsou mais tarde. A cúpula de material brilhante é muito mais jovem: tem apenas aproximadamente 4 milhões de anos. A chave para determinar estas idades foi a contagem e a medição precisa das crateras menores criadas por impactos posteriores. A suposição básica deste método é que as superfícies que mostram muitas crateras são mais antigas do que aquelas menos “perfuradas”. Dado que até muitas crateras pequenas são visíveis em imagens de alta resolução, o novo estudo contém a datação mais precisa até a data.

Andreas Nathues explicou:

A idade e aspecto do material que envolve a cúpula brilhante sugere que Cerealia Facula foi formada por um processo eruptivo recorrente, que também expeliu material para regiões mais externas do poço central. Um único evento eruptivo é bastante improvável.

Um olhar sobre o sistema de Júpiter suporta esta teoria. As luas Calisto e Ganimedes mostram cúpulas semelhantes. Os investigadores as interpretam como depósitos vulcânicos e consequentemente como sinais de criovulcanismo.

Este anaglifo em 3D mostra, pela primeira vez, uma parte da Cratera Occator em uma combinação entre um estereograma e uma imagem em cores falsas. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Os cientistas do MPS assumem que um processo similar está ativo em Ceres.

Andreas Nathues destacou:

O grande impacto que rasgou a gigante Cratera Occator, à superfície do planeta anão, deve ter originalmente começado tudo e desencadeado a atividade criovulcânica posterior.

Após a perturbação causada pelo impacto, os pesquisadores que investigaram a salmoura suspeitam que ou uma camada completa ou escombros espalhados sob o manto rochoso, foram capazes de se aproximar da superfície. A pressão mais baixa permitiu com que a água e os gases dissolvidos (como o metano e dióxido de carbono) escapassem, formando um sistema de aberturas. Na superfície apareceram fraturas através das quais a solução saturada emergiu das profundezas. Os sais depositados formaram gradualmente a cúpula que atualmente observamos por lá.

A última dessas erupções provavelmente criou a superfície atual da cúpula, há quatro milhões de anos atrás. Se a atividade criovulcânica cessou completamente ou se ainda está em curso um nível mais baixo é algo ainda incerto para os cientistas. As fotografias da cratera, mostrando neblina quando fotografada em certos ângulos, parecem suportar a última hipótese. No final de 2015, os pesquisadores do MPS explicaram este fenômeno como sublimação de água.

Recentes investigações apoiam esta interpretação. Os cientistas do MPS avaliaram várias imagens da Cratera Occator, capturadas em uma fase inicial da missão, obtidas a uma distância de 14.000 quilômetros e a partir de ângulos baixos. Elas claramente mostram variações de brilho seguindo um ritmo diurno.

Singh Thangjam descreveu os resultados de sua análise:

A natureza da luz dispersa no chão de Occator difere fundamentalmente daquela noutras partes da superfície de Ceres. A explicação mais provável é que, próximo ao chão da cratera, uma neblina oticamente fina e semitransparente foi formada.

Os investigadores pensam que a neblina é possivelmente formada pela sublimação de água que emerge a partir de fraturas no chão da cratera quando exposta à luz solar.

O artigo assinado por Nathues et al., intitulado “Evolution of Occator Crater on (1)Ceres” foi publicado em The Astronomical Journal Volume 153, Number 3 (17 de fevereiro de 2017)