Kryovulkanismus na Cereře, aneb když sopky chrlí led: První část

- Vesmír autor: red

Pod slovem sopka si většinou představíme horu, z jejíhož vrcholku se do okolí rozlévá směs roztavených hornin, láva, o teplotě několika stovek stupňů Celsia. Učí nás tomu zkušenost ze Země, Měsíce, Marsu, Merkuru i Venuše, kde se s doklady sopečné činnosti vyvrhující roztavené silikáty setkáváme běžně. Nicméně jak lépe poznáváme sluneční soustavu, zjišťujeme, že sopečná činnost může mít i značně bizarnější podobu. Na některých ledových měsících totiž existují sopky, které do svého okolí chrlí směs vody, krystalků ledu, různých solí a plynů v procesu odborně označovaném jako kryovulkanismus. A jak dokládají nejnovější poznatky získané sondou Dawn z trpasličí planety (1) Ceres, kryovulkanismus se může vyskytovat i mnohem blíže ke Slunci, než jsme si původně mysleli.

Kráter Occator

Kráter Occator,zdroj: NASA/JPL-Caltech

Mezi oběžnými drahami Marsu a Jupiteru se rozkládá oblast označovaná jako pás asteroidů, ve které se nachází miliardy různě velkých těles, většinou jen několik desítek až stovek metrů velkých. Největším z nich je se svými 945 kilometry v průměru trpasličí planeta (1) Ceres.

Jak už název napovídá, Ceres není asteroidem jako ostatní tělesa v tomto pásu, ale něčím více - zárodkem planety, která nedokončila srážkami s jinými zárodky planet proces formování. I přesto, že byla Ceres objevena již v roce 1801 italským hvězdářem Giuseppem Piazzim, po následující dvě století jsme se pro její malé rozměry příliš podrobností o jejím vzhledu nedozvěděli.

Znali jsme sice parametry její oběžné dráhy, rotace a přibližné údaje o velikosti, hmotnosti a tedy i střední hustotě (2,161±0,009 g/cm3), ale nic o tom, jak vypadá její povrch či jaké geologické procesy se na něm odehrávaly.

Až za pomoci Hubbleova vesmírného dalekohledu a nejvýkonnějších pozemských teleskopů jsme na začátku 21. století spatřili, že povrch Cerery není všude stejný. Snímky odhalily přítomnost světlých a tmavých oblastí. O části z nich jsme se pro jejich kruhový tvar domnívali, že by se mohlo jednat o impaktní krátery, ale jisti jsme si pro nízké rozlišení snímků být nemohli.

Očekávali jsme proto, že Ceres by se mohla podobat pozemskému Měsíci či Merkuru. Tedy světům, jejichž povrch je silně pokryt impaktními krátery vzniklými srážkami s cizími tělesy.

Eros,_Vesta_and_Ceres_size_comparison

Eros, Vesta a Ceres. Srovnání velikosti,zdroj:NASA/JPL-Caltech

Na základě velikosti a hmotnosti Cerery jsme věděli, že těleso má střední hustotu nižší než další velká tělesa v pásu asteroidů. To naznačilo, že se ve vnitřní stavbě Cerery bude vyskytovat vysoký podíl vody, respektive vodního ledu, nebo jiné látky o nízké hustotě.

V roce 2014 jsme díky Herschelově vesmírné observatoři pozorovali, že z několika oblastí Cerery unikají molekuly vodní páry, což značilo, že by se voda nemusela nacházet jen pod povrchem, ale příležitostně i na něm. Začali jsme mít podezření, že Ceres nebude geologicky mrtvým tělesem, jak jsme si do té doby mysleli.

Když pak v roce 2015 přiletěla k Cereře americká sonda Dawn, dostali jsme možnost tento svět detailně prozkoumat a svůj předpoklad potvrdit. Objevili jsme totiž celou řadu fascinujících objevů, které dokládají, že se na povrchu vodní led nejenom nachází, ale je tam i neustále dopravován z hlubších partií tělesa. Na povrchu Cerery jsme totiž odhalili projevy kryovulkanismu.

Americká sonda Dawn se na svou pouť vydala v září 2007 s úkolem postupně navštívit dvě velká tělesa pásu asteroidů – planetku Vesta, okolo které sonda operovala mezi lety 2011 až 2012, a trpasličí planetu Ceres, na jejíž oběžné dráze zakotvila v březnu 2015.

Již z prvních snímků pořízených během letu k Cereře bylo zřejmé, že se na povrchu nachází vyjma vysokého množství impaktních kráterů, což jsme ostatně předpokládali, i atypicky světlá skvrna odrážející velké množství slunečního světla. A to bylo překvapení.

Jak se sonda k Cereře přibližovala, ukázalo se, že se světlá skvrna nachází uvnitř impaktního kráteru, dnes známého jako kráter Occator. Snímky z větší blízkosti pořízené později ukázaly, že nejde o skvrnu jednu, ale skvrny dvě.

Když jsme pak v květnu 2015 měli k dispozici detailní fotografie této oblasti, zjistili jsme, že druhá skvrna je ve skutečnosti skupinou několika skvrn, jež jsou rozeseté ve východní části kráteru Occator. A byla to právě přítomnost světlých skvrn, která se pro nás stala prvním vodítkem pro objevení kryovulkanismu.

Světlé skvrny v kráteru Occator

Kráter Occator je jedním z mnoha impaktních kráterů, které narušují povrch Cerery. Nachází se na severní polokouli přibližně 20° od rovníku. Se svým průměrem 92 kilometrů se jedná o středně velký kráter, který vznikl srážkou Cerery s jiným kosmickým tělesem.

Uprostřed kráteru se nachází přibližně 11 kilometrů široká proláklina, v jejíž středu je 3 kilometry široký a 400 metrů vysoký dóm, dnes známý pod označením Cerealia Facula. Dóm samotný vytváří světlý materiál o vysoké odrazivosti (albedu). Vlastně jej tvoří nejsvětlejší materiál, který byl doposud na povrchu Cerery objeven.

Kráter Occator

Kráter Occator,zdroj:NASA/JPL-Caltech

Nicméně je potřeba uvést, že samotný povrch Cerery je ale značně tmavý, odráží přibližně jen devět procent dopadajícího světla – je tmavý přibližně jako asfalt. Světlý materiál tedy není až tak abnormálně světlý při porovnání s jinými světy sluneční soustavy.

Analýza světlého materiálu za pomoci infračerveného spektrometru VIR (Visible-Infrared Mapping Spectrometer) umístěného na palubě sondy Dawn odhalila, že je bohatý na uhličitany (soli kyseliny uhličité). Na základě průzkumu snímků ve vysokém rozlišení jsme zjistili, že světlý materiál nejspíše utváří celý 400 metrů vysoký dóm. Menší impaktní krátery, které dóm narušují, totiž neodhalují nic jiného než právě tento světlý materiál.

Na základě tvaru dómu Cerealia Facula, jeho stavby a rozmístění světlého materiálu v jeho okolí se domníváme, že musel vzniknout opakující se erupcí, během které došlo k několikanásobnému dopravení světlého materiálu z hlubších partií Cerery na její povrch, pravděpodobně směsi vody a solí. Tedy substance, která není s ohledem na prostředí blízké vakuu panující na povrchu stabilní. Voda i vodní led totiž na povrchu okamžitě sublimují, takže v místě erupce zůstávají jen světlé uloženiny solí.

V blízkosti dómu se navíc nachází skupina několika menších světlých skvrn, dnes označovaných jako Vinalia Faculae, které jsou tvořeny podobným světlým materiálem. Oproti dómu je zde světlý materiál ale jen v podobě tenké vrstvy, o čemž svědčí prosvítající tmavší materiál tvořící okolní podloží.

Množství světlého materiálů narůstá od okraje ke středu, což nás vede k závěru, že materiál byl na povrch vyvržen ze středu těchto světlých skvrn. Jak v případě dómu, tak i těchto světlých skvrn se proto jeví pravděpodobné, že je jejich vznik způsoben výstupem materiálu z hlubin Cerery na její povrch v procesu kryovulkanismu.

A je to právě kryovulkanismus, který je našim hlavním podezřelým i ve vzniku dalšího fascinujícího útvaru, nejvyšší hory Cerery, o které bude pojednávat následující část tohoto dvojdílného seriálu .

Petr Brož a Julie Nováková

Julie Nováková je externí spolupracovnicí Katedry geofyziky MFF UK.

Petr Brož pracuje jako vědecký pracovník v Geofyzikálním ústavu AV ČR, v.v.i., kde se věnuje výzkumu mimozemského vulkanismu.

Tagy: dobývání vesmíru Ceres

Zdroje: Vlastní