"Para Ceres, la historia comenzó en 2016, cuando la nave espacial Dawn, que en ese momento orbitaba alrededor de Ceres, vislumbró estos cráteres permanentemente oscuros y vio depósitos de hielo brillantes en algunos de ellos", dijo Norbert Schorghofer, autor principal de "Historia de Trampas frías de Ceres basadas en modelos de formas refinadas", que aparece en The Planetary Science Journal . Los científicos de PSI, Robert Gaskell y John Weirich, y el científico del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, Erwan Mazarico, son coautores del artículo.

"El descubrimiento de 2016 planteó un enigma:muchos cráteres en las regiones polares de Ceres permanecen a la sombra durante todo el año (lo que en Ceres dura 4,6 años terrestres) y, por lo tanto, permanecen gélidamente fríos, pero sólo unos pocos de ellos albergan depósitos de hielo", dijo Schorghofer. . "Pronto, otro descubrimiento proporcionó una pista de por qué:el eje de rotación de Ceres oscila hacia adelante y hacia atrás cada 24.000 años debido a las mareas del Sol y Júpiter. Cuando la inclinación del eje es alta y las estaciones fuertes, solo unos pocos cráteres permanecen en sombra durante todo el año. , y estos son los cráteres que contienen depósitos de hielo brillantes."

Para determinar qué tan grandes eran las sombras dentro de los cráteres hace miles de años, los científicos construyen mapas de elevación digitales y luego realizan cálculos de trazado de rayos con ellos para reconstruir teóricamente las sombras proyectadas en el suelo de los cráteres. Los resultados son tan fiables como los modelos de formas digitales en los que se basan. Ten en cuenta que el suelo de estos cráteres siempre está en sombra, por lo que no es fácil medir su profundidad.

La nave espacial Dawn tenía una cámara muy sensible, que podía discernir características en el fondo del cráter en sombras. Las imágenes estéreo de regiones iluminadas por el sol se utilizan a menudo para construir mapas de elevación digitales de regiones iluminadas por el sol, pero hacer un mapa de elevación de terrenos sombreados es un desafío que rara vez se había asumido. Como parte del nuevo estudio, el científico de PSI Robert Gaskell desarrolló una nueva técnica para reconstruir alturas incluso en las partes sombreadas de un par de imágenes estéreo. Estos mapas de elevación mejorados se pueden utilizar para el trazado de rayos con el fin de predecir la extensión de las regiones frías y permanentemente sombreadas.

Estos mapas más precisos arrojaron un resultado sorprendente:cuando Ceres alcanzó la inclinación máxima de su eje, que ocurrió por última vez hace unos 14.000 años, ningún cráter en Ceres permaneció permanentemente en sombra y el hielo que había en ellos debe haberse sublimado rápidamente en el espacio.

"Eso deja sólo una explicación plausible:los depósitos de hielo deben haberse formado más recientemente. Los resultados sugieren que todos estos depósitos de hielo deben haberse acumulado en los últimos 6.000 años o menos. Considerando que Ceres tiene más de 4 mil millones de años, eso "Es una edad notablemente joven", afirmó Schorghofer.

"Ceres es un objeto rico en hielo, pero casi nada de este hielo está expuesto en la superficie. Los cráteres polares antes mencionados y algunos pequeños parches fuera de las regiones polares son los únicos expuestos al hielo. Sin embargo, el hielo es omnipresente a poca profundidad, como descubierto por el científico de PSI Tom Prettyman y su equipo en 2017, por lo que incluso un pequeño impactador seco podría vaporizar parte de ese hielo", dijo Schorghofer.

"Un fragmento de un asteroide pudo haber chocado con Ceres hace unos 6.000 años, lo que creó una atmósfera de agua temporal. Una vez que se genera una atmósfera de agua, el hielo se condensaría en los fríos cráteres polares, formando los depósitos brillantes que todavía vemos hoy. Alternativamente "Los depósitos de hielo podrían haberse formado por avalanchas de material rico en hielo, pero este hielo sólo sobreviviría en los cráteres fríos y sombreados. En cualquier caso, estos acontecimientos fueron muy recientes en una escala de tiempo astronómica", añade Schorghofer.

El estudio también examinó la posibilidad de que otros tipos de hielo, además del hielo de agua, pudieran quedar atrapados en estos cráteres inusuales de Ceres. En nuestra Luna, partes de los cráteres polares son tan frías que incluso el CO₂ El hielo y algunas otras especies químicas podrían durar en ellos miles de millones de años. Ceres está más lejos del sol, por lo que se podría esperar que sus cráteres polares sean incluso más fríos que los de la luna.

Schorghofer calculó las temperaturas dentro de los cráteres polares de Ceres, algo que nunca se había hecho antes. La respuesta fue sorprendente:aunque estos cráteres son lo suficientemente fríos como para retener hielo de agua, son demasiado calientes para retener otros tipos comunes de hielo.

A ello contribuyen dos circunstancias. En primer lugar, la inclinación del eje de Ceres, actualmente de 4 grados, es mayor que la inclinación de 1,5 grados de la Luna, por lo que una mayor parte de los bordes del cráter están iluminados por el sol y se dispersa más luz sobre el suelo del cráter. En segundo lugar, Ceres simplemente no tiene cráteres permanentemente sombreados muy cerca del polo norte, a diferencia de la Luna, donde un cráter se encuentra casi exactamente en el polo sur. Por estas razones, las temperaturas no son tan bajas en Ceres como en partes de la superficie lunar.

El estudio describe el nuevo método utilizado para reconstruir la topografía utilizando imágenes estéreo de cráteres sombreados, proporciona un nuevo mapa de regiones permanentemente sombreadas para toda la región polar norte de Ceres, determina la extensión de las regiones permanentemente sombreadas dentro de cráteres polares con depósitos de hielo brillantes y estima las temperaturas para el interior de estos cráteres.

"Cualquiera que sea la historia de estos depósitos de hielo, es el resultado de acontecimientos no mucho más antiguos que la civilización humana", afirmó Schorghofer.