Materiał organiczny znaleziony w kilku obszarach na powierzchni krasnoludnej planety Ceres jest prawdopodobnie pochodzenia egzogenicznego. Wpływ asteroidy z zewnętrznego pasa asteroid mogły przynieść go ze sobą. W czasopiśmie AGU Advances grupa badaczy pod przewodnictwem Maxa Plancka Institute for Solar System Research (MPS) w Niemczech przedstawia najbardziej kompleksową analizę tego tajemniczego materiału i jego kontekst geologiczny. W tym celu zespół po raz pierwszy wykorzystał sztuczną inteligencję do analizy danych obserwacyjnych ze statku kosmicznego NASA. Według badania unikalny kriowolkanizm planety krasnoludów, w którym słona solanka wznosi się od wnętrza ciała na powierzchnię, nie ponosi odpowiedzialności za odkryte do tej pory złogi organiczne. Te nowe odkrycia pomagają zrozumieć, gdzie i jak można powstać warunki do zamieszkania w Układzie Słonecznym.
Cząsteczki organiczne należą do niezbędnych zapasów światów przyjaznych dla życia. Na Ziemi związki węgla, wodoru i – w mniejszych ilościach – inne elementy stanowią podstawowe elementy budulcowe całego życia. W ostatnich latach naukowcy znaleźli takie cząsteczki w dużych odległościach od słońca: na obiekty trans-neptunowskie, komety i dalekie asteroidy. Uważa się, że ciała te są w dużej mierze niezmienione pozostałości z wczesnych dni układu słonecznego. Bloki konstrukcyjne życia mogły zatem być częścią ich „podstawowej konfiguracji” od samego początku i prawdopodobnie dotarły do wewnętrznego układu słonecznego dopiero później.
W bieżącym badaniu naukowcy szukali wcześniej nieznanych depozytów materiału organicznego na krasnoludnej planecie Ceres. Z jego lokalizacją pośrodku paska asteroid między orbitami Marsa i Jowisza, ciało nie jest wyraźnie pochodzące z wewnętrznego, ani zewnętrznego układu słonecznego. Według wcześniejszych badań ta lokalizacja może nawet być jego miejscem urodzenia. Dlatego naukowcy są zainteresowani pochodzeniem organicznych komponentów Ceres. Czy powstały lokalnie w pasie asteroid? A może przybyli później?
Poszukiwanie organicznych z daleka
Dowody depozytów materiału organicznego znaleziono już na wczesnych etapach misji Dawn. Statek kosmiczny Dawn dotarł do Ceres w marcu 2015 r. I towarzyszył mu przez około trzy i pół roku. W tym czasie system kamer naukowych i spektrometr na pokładzie zeskanowali całą powierzchnię planety karłowatej. Potencjalne łatki materiału organicznego można wykryć na podstawie danych kamery: jasność światła odbijanego z tych obszarów zauważa wzrasta wraz ze wzrostem długości fali. Spektrometr dzieli światło na o wiele więcej długości fali niż kamera, a zatem może udowodnić lub obalić obecność organicznych. Niestety, dane zdalne nie są wystarczające do zidentyfikowania poszczególnych rodzajów cząsteczek ponad wątpliwości. Jest jednak pewne, że odkryte złoża składają się ze związków organicznych o strukturze podobnej do łańcucha. Naukowcy nazywają takie cząsteczki jako węglowodory alifatyczne.
Autorzy bieżącego badania wykorzystali teraz sztuczną inteligencję do usunięcia całej powierzchni planety karłowatej w celu śladów alifatycznych cząsteczek organicznych. „Miejsca takich cząsteczek organicznych są w rzeczywistości rzadkie na Ceres i pozbawione wszelkich podpisów kriowolkanicznych” – mówi pierwszy autor Ranjan Sarkar z MPS, podsumowując wyniki. Zdecydowana większość depozytów można znaleźć wzdłuż krawędzi lub w pobliżu dużego krateru Ernetet na półkuli północnej planety karłowatej. Tylko trzy znajdują się w większej odległości od niego. Dwie łatki nie były wcześniej znane. Bliższe spojrzenie na struktury geologiczne w lokalizacjach materiału organicznego pozwala na dalsze wnioski. „W żadnym z depozytów znajdujemy dowody prądu lub przeszłości aktywności wulkanicznej lub tektonicznej: żadnych okopów, kanionów, kopuł wulkanicznych lub otworów wentylacyjnych. Ponadto w pobliżu nie ma kraterów głębokiego wpływu”, mówi Martin Hoffmann z MPS.
Wpływ odległych sąsiadów
Podczas misji Dawn Ceres okazał się niezwykłym światem kriowowym. Pod jego powierzchnią ukryta jest wodna solanka, która do niedawna przenikała na powierzchnię. „Oczywiście pierwszym założeniem jest to, że unikalny kriowolkanizm Ceresa przetransportował materiał organiczny z wnętrza ciała na powierzchnię” – mówi Andreas Nathues z MPS, szefa zespołu kamery. „Ale nasze wyniki pokazują inaczej” – dodaje. W miejscach aktywności kriowowej nie ma dowodu materii organicznej. A tam, gdzie niezawodnie wykryto związki organiczne, nie ma dowodów na głęboką lub powierzchniową aktywność.
Badacze twierdzą zatem, że wpływ jednej lub więcej asteroid z zewnętrznego pasa asteroid wprowadził materiał organiczny. Symulacje komputerowe pokazują, że ciała te należą do tych, które najczęściej zderzyły się z Ceres. Ponieważ niezbyt odległe sąsiedzi nie zwiększają dużej prędkości, po uderzeniu tylko niewielkie ciepło jest wytwarzane. Związki organiczne mogą przetrwać te temperatury.
„Niestety Dawn nie może wykryć wszystkich rodzajów związków organicznych” – podkreśla Andreas Nathues. Jest całkiem prawdopodobne, że w podziemnym oceanie Ceres utworzono także elementy budulcowe życia, a może nawet dotarły do powierzchni – lub nadal to robią. „Jednak złoża organiczne, które zostały niezawodnie wykryte z Dawn, do tej pory nie pochodzą samego Ceresa” – wyjaśnia. Nathues kontynuuje stwierdzenie, że potrzebna byłaby przyszła misja Landera do wykrywania materiału organicznego z wnętrza Ceres.
O misji
Dawn Mission NASA badała dwa ciała w Pasie Asteroid z bliska: Protoplanet Vesta w latach 2011–2012 oraz Dwarf Planet Ceres w latach 2015–2018. System kamer naukowych misji, kamery kadrowania Dawn, zostały opracowane, zbudowane i działające Misja pod kierownictwem MPS. Spektrometr VIR był dostarczany przez włoską agencję kosmiczną ASI.