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Ceres (astronomía)

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Ceres
(1 ceres)
PIA19562-Ceres-DwarfPlanet-Dawn-RC3-image19-20150506.jpg
Imagen de Ceres tomada por la sonda Dawn el 6 de mayo de 2015
Descubrimiento 1 de enero de 1801
Descubridor Giuseppe Piazzi
Clasificación Cinturón principal , planeta enano
Clase espectral G [1] [2] [3]
Designaciones
alternativas
  • A899 DE
  • 1943 XB [4]
Parámetros orbitales
(en ese momento 2455400.5
23 de julio de 2010 [4] )
Semieje mayor 413 690 000 kilometros
2,765 AU
Perihelio 380951000 kilometros
2.546 UA
Afelio 446 428 000 kilometros
2,984 AU
Periodo orbital 1679,667 días
(4,60 años )
Velocidad orbital 17,910 km / s [5] (promedio)
Inclinación
en la eclíptica		 10.586 °
Excentricidad 0,079
Longitud de
nodo ascendente		 80,393 °
Argom. del perihelio 72.589 °
Anomalía media 113.410 °
Par. Tisserand (T J ) 3.310 [4] ( calculado )
Satélites 0
Datos físicos
Equat. Diámetro 974,6 ± 3,6 km [1]
Diámetro polar 909,4 ± 3,2 km [1]
Diámetro medio 952,4 kilometros [4]
Superficie 2,85 × 10 12 m²
Masa
9,43 × 10 20 kg [6]
Densidad media (2.077 ± 0.036) × 10 3 kg / m³ [1]
Aceleración de gravedad en la superficie 0,278 m / s² (0,028 g ) [5]
Velocidad de escape 515 m / s [5]
Periodo de rotacion 0.3781 días
(9 h 4 min 28 s) [7]
Inclinación axial ~ 3.º [1]
AR polo norte 19 h 24 min
291 ° [1]
Declinación 59º [1]
Temperatura
superficial		 ~ 167 K [8] (promedio)
239 K [8] (máx.)
Albedo 0.090 ± 0.0033 (geométrico, visible) [9]
Datos de observación
Aplicación Magnitude. 6,7 [10] (min)
9.3 [10] (máx.)
Aplicación Magnitude. 6,79
Magnitud abs. 3,34 ± 0,02 [4]
Diámetro
aparente		 0.33 " [11] (min)
0.84 " [12] (máx.)
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Portada del descubrimiento del nuevo planeta Ceres Ferdinandea

Ceres (del latín Cerēs , Ceres , originalmente llamado Ceres Ferdinandea , catalogado como 1 Ceres según la designación de asteroide ) es el asteroide más masivo del cinturón principal del sistema solar ; su descubrimiento, que tuvo lugar el 1 de enero de 1801 por Giuseppe Piazzi del observatorio astronómico de Palermo , fue el primero de un asteroide y durante medio siglo Ceres fue considerado el octavo planeta [13] . Desde 2006, Ceres es el único asteroide del sistema solar interior considerado un planeta enano , como Plutón , Makemake , Haumea y Eris , que sin embargo pertenecen todos al sistema solar exterior . [14]

Su diámetro varía de 900 a 1000 km [4] y su masa es igual al 32% de la de todo el cinturón principal. [15] [16] El cinturón de Edgeworth-Kuiper contiene objetos mucho más grandes que Ceres; Además de los planetas enanos ya mencionados, recordamos Quaoar , Orco y Sedna . Las observaciones astronómicas han revelado que tiene forma esférica. [9] Su superficie probablemente esté compuesta por una mezcla de agua helada y varios minerales , como carbonatos y arcillas hidratadas . [17] Ceres ha pasado por un proceso de diferenciación , que ha llevado a la formación de un núcleo rocoso y un manto de materiales helados, [1] y puede albergar un océano de agua líquida debajo de la superficie. [18] [19]

Desde la Tierra aparece como un objeto estelar cuya magnitud varía entre 6,7 y 9,3. Su brillo es demasiado tenue para ser visto a simple vista . [10] El 27 de septiembre de 2007 , la NASA lanzó la misión Dawn que visitó Vesta en el período de dos años 2011 - 2012 ; la nave espacial Dawn entró en órbita alrededor de Ceres el 6 de marzo de 2015. [20] .

Observación

Cuando Ceres está en oposición cerca de su perihelio , puede alcanzar una magnitud aparente de +6,7 [10] . Un cuerpo celeste con un brillo tan aparente es demasiado tenue para ser visto a simple vista , pero en determinadas condiciones de visibilidad se puede identificar sin recurrir a binoculares o telescopios . Ceres alcanzó su máximo brillo (igual a 6,73) el 18 de diciembre de 2012 . [21] Los únicos otros asteroides del cinturón principal que alcanzan esta magnitud son Vesta y, durante raras oposiciones cerca del perihelio, Pallas e Iris . [22] [23]

Durante una conjunción , Ceres alcanza una magnitud de +9,3, cercana al límite de visibilidad de 10 × 50 binoculares . Por lo tanto, se puede observar con binoculares siempre que esté por encima del horizonte y durante una noche oscura.

Historia de observaciones

Descubrimiento

Ceres fue identificado el 1 de enero de 1801 por el astrónomo italiano Giuseppe Piazzi . [24] Piazzi la bautizó Ceres Ferdinandea en honor a la diosa romana Ceres (protectora del trigo y Sicilia ) y de Fernando III de Sicilia . El adjetivo Ferdinandea luego cayó en desuso en la comunidad internacional.

Durante algún tiempo Ceres también se llamó Hera , en Alemania . [24]

El cuerpo celeste fue descubierto cuando, desde el Real Observatorio de Palermo , Piazzi buscaba la estrella catalogada por Nicolas-Louis de Lacaille como Lacaille 87, ya que su posición no se correspondía con la reportada en el catálogo zodiacal de Johann Tobias Mayer (en Al final descubrió que Francis Wollaston , en la reedición del catálogo de Mayer, se había equivocado).

Entonces, el 1 de enero de 1801, Piazzi descubrió un objeto brillante en la constelación de Tauro . [25] La primera observación lo llevó a plantear la hipótesis de que se trataba de una estrella fija, no mostrada en el catálogo. En los días siguientes, sin embargo, notó que ya no estaba en la posición inicial, y sospechó que era una estrella diferente, pero observaciones posteriores lo convencieron de que la estrella tenía su propio movimiento: primero se había movido hacia Aries y posteriormente él había recorrido un tramo en movimiento retrógrado, que lo había acercado a las estrellas 13 y 14 Tauri . [25]

«Resultados de las observaciones de la nueva estrella descubierta el 1 de enero en el Real Observatorio de Palermo - Palermo 1801. Durante nueve años he estado luchando por verificar las posiciones de las estrellas que se recogen en los diversos Catálogos de Astrónomos, en la noche del 1 de enero del año en curso, entre muchos otros busqué el 87 del catálogo de las estrellas zodiacales del Abad La Caille. Vi, pues, que iba precedido de otro que, según la costumbre, quería volver a observar, tanto más para que no impidiera la observación principal. Su luz era un poco tenue, y del color de Júpiter, pero similar a muchas otras, que generalmente se ubican en la octava clase en relación a su tamaño. Por lo tanto, no surgió en mí ninguna duda acerca de su naturaleza. En la tarde del segundo repetí mis observaciones, y al ver que ni el tiempo ni la distancia del cenit se correspondían, dudé al principio de algún error en la observación anterior: más tarde concibí una ligera sospecha, que tal vez podría ser un nueva estrella. En la tarde del día tres mi sospecha se convirtió en certeza, habiéndome asegurado que no era una estrella fija. Sin embargo, antes de hablar de ello, esperé la tarde del día 4, cuando tuve la satisfacción de ver, que se había movido con la misma ley que se había celebrado en los días anteriores ... "

( del diario de Giuseppe Piazzi )

Piazzi no pudo seguir el movimiento de Ceres el tiempo suficiente (solo hizo veinticuatro observaciones) antes de que, el 11 de febrero, la estrella entrara en conjunción y, por lo tanto, se volviera invisible desde la Tierra ; no fue posible determinar su órbita y Ceres se perdió. [24]

A pesar de las buenas condiciones para el descubrimiento de un nuevo planeta , Piazzi decidió ser cauto y en algunas cartas a otros astrónomos simplemente anunció que había identificado un cometa . En una carta al astrónomo Barnaba Oriani de Milán , amigo y compatriota, Piazzi reveló sus sospechas:

“Yo había anunciado esta estrella como cometa, pero como no está acompañada de ninguna nebulosidad, y además su movimiento es tan lento y bastante uniforme, se me ocurrió varias veces que podría ser algo mejor que un cometa”.

Imagen de Ceres tomada en 2001 por el Telescopio Espacial Hubble en ultravioleta [26]

En abril, Piazzi envió sus observaciones completas a Oriani, Johann Elert Bode y Jérôme Lalande en París . Posteriormente se resumieron en la edición de septiembre de 1801 de la Monatliche Correspondenz . [24]

Carl Friedrich Gauss , a la edad de veinticuatro años, pudo proporcionar a los astrónomos los medios para recuperar el asteroide mediante el desarrollo de un nuevo método para determinar la órbita de un cuerpo celeste con solo tres observaciones. El método se basó en el uso de mínimos cuadrados , una metodología que Gauss desarrolló específicamente para la astronomía, pero que, por su eficacia, se extendió a muchas otras áreas. En pocas semanas, Gauss predijo la trayectoria de Ceres basándose en los datos recopilados por Piazzi y comunicó sus resultados a Franz Xaver von Zach , editor de Monatliche Correspondenz . El 31 de diciembre de 1801 , Franz Xaver von Zach y Heinrich Wilhelm Olbers confirmaron con certeza el redescubrimiento de Ceres. [24]

Johann Elert Bode pensó que Ceres era el "planeta perdido" predicho por Johann Daniel Titius , [27] orbitando entre Marte y Júpiter a una distancia, según la ley de Titius-Bode , de 419 millones de kilómetros (2,8 AU ) del Sol. Ceres se le asignó un símbolo astronómico (una hoz de la cual hay varias variantes - Símbolo antiguo de Ceres Variante reflejada del símbolo de Ceres Variante hoz del símbolo de Ceres Otra variante en hoz del símbolo de Ceres. ), y permaneció incluido como planeta en tablas y libros astronómicos durante aproximadamente medio siglo, hasta que se descubrieron más planetas. [28] [29] Ceres resultó ser decepcionantemente pequeño: su disco era indistinguible con los instrumentos de la época, por lo que William Herschel para describirlo en 1802 acuñó el término " asteroide " ("similar a una estrella"). [24]

Comentarios posteriores

Imagen de Ceres tomada por el telescopio espacial Hubble en 2004

Establecer el tamaño de Ceres no fue fácil; William Herschel (1802) estimó un diámetro de 259 km, Schröter (1811) diez veces más, 2.613 km. [30] Las capacidades limitadas de los telescopios de la primera mitad del siglo XIX, además, generaron halos alrededor de Ceres interpretados como una coma de Herschel - aunque diferente de una cometaria - o como una atmósfera de Schröter. Algunas mejoras tuvieron lugar en la segunda mitad del siglo con la difusión del catálogo de estrellas Bonner Durchmusterung en 1852 y la introducción tanto de la escala logarítmica de magnitud , desarrollada por Norman Pogson en 1854, como de la fotometría en 1861. Sin embargo, hay Sin valor compartido para el albedo de Ceres, las estimaciones propuestas para su diámetro continuaron mostrando una variabilidad considerable. [30]

En 1895 Edward Emerson Barnard estimó el diámetro de Ceres en 781 ± 87 km, revisado en 1901 a 706 ± 86 km, ambos obtenidos con un micrómetro de alambre. [30] Se supuso que estos valores eran correctos durante los próximos cincuenta años. En los nuevos trabajos publicados en los años sesenta y setenta se propusieron nuevas estimaciones basadas principalmente en medidas fotométricas, entre 1020 y 1220 km, con una incertidumbre de unos 100 km. [30] También se propusieron las primeras mediciones de la masa de Ceres, que sin embargo sobreestimaron el valor aceptado hoy. [31]

Sin embargo, fue necesaria una ocultación estelar para obtener una medida directa del diámetro [30] y la oportunidad surgió el 13 de noviembre de 1984, cuando Ceres ocultó la estrella BD + 8 ° 471. El evento, observado en México , Florida y el Caribe , permitió estimar los radios ecuatorial y polar, la densidad promedio, el albedo y sugirió que Ceres era un esferoide achatado, en equilibrio hidrostático. [32]

Imágenes de Ceres tomadas a través del Telescopio Espacial Hubble en 2003 y 2004 con una resolución de unos 30 km / píxel. La naturaleza de los puntos brillantes visibles en la superficie no está clara. [33]

Si bien la hipótesis de que Ceres era un planetoide que sobrevivió al proceso de formación de planetas terrestres en el sistema solar interior se ha fortalecido, se han realizado observaciones sin precedentes con telescopios medianos y grandes construidos en las décadas de 1990 y 2000 . La decisión de la NASA de enviarle una misión exploratoria ayudó a aumentar el interés. [34] Ceres fue fotografiada por primera vez a través del Telescopio Espacial Hubble el 25 de junio de 1995, en ultravioleta con una resolución de 50 km; [3] [26] y posteriormente en las longitudes de onda visibles en 2003 y 2004, con una resolución de 30 km (la mejor en septiembre de 2011). [9] [33]

En 2002, se tomaron imágenes infrarrojas con una resolución de 30 km a través del telescopio Keck , que montaba óptica adaptativa . [35] En 2011 se repitieron las observaciones con el Very Large Telescope , con una resolución de 75 km. [36] El Observatorio Espacial Herschel de la ESA también se utilizó entre 2011 y 2013 para observar Ceres en el infrarrojo lejano, detectando vapor de agua y localizando las dos áreas de superficie donde se produciría. [37]

El conjunto de datos recopilados llevó a la Unión Astronómica Internacional (UAI) en 2006 a incluir a Ceres, único entre los principales asteroides del cinturón, en la clase de planetas enanos . [38]

Misiones espaciales

Logotipo de la misión Dawn de la NASA

Las señales de radio de las sondas que orbitan alrededor de Marte y su superficie entre 1961 y 2003 se utilizaron para determinar las variaciones inducidas en la órbita del planeta por la atracción gravitacional de los principales asteroides; esto también nos permitió calcular la masa de Ceres. [39]

En 1979, la Agencia Espacial Europea (ESA) presentó una misión, conocida como Asterex , que debería haberse lanzado en 1987 y habría realizado cinco sobrevuelos cercanos de grandes asteroides, incluido Ceres. La sonda habría sido propulsada por un motor cohete bi-propulsor y equipada con paneles fotovoltaicos para la generación de electricidad; estabilizado en tres ejes, habría estado equipado con una cámara, un espectrómetro de infrarrojos y un altímetro de radar. Sin embargo, Asterex fue rechazado, principalmente porque no habría permitido un simple reparto de costos entre la agencia europea y la NASA . Reelaborado en una nueva propuesta, Análisis óptico y de radar de gravedad asteroidal (AGORA), se presentó nuevamente a la ESA, pero aún así se rechazó. Finalmente, de la experiencia acumulada, nació una tercera propuesta que finalmente involucraría a ambas agencias: el Orbitador de Asteroides Múltiples con Propulsión Eléctrica Solar (MAOSEP), equipado con un sistema de propulsión eléctrica y cuyo plan de vuelo también preveía que la sonda entraría en órbita alrededor. Vesta. Sin embargo, la NASA afirmó en 1985 que no tenía interés en una misión de exploración de asteroides y la propuesta fue nuevamente rechazada. [40]

Ceres visto por Dawn, 13 de enero de 2015. [41] Los cráteres son claramente visibles en la superficie; la sonda Dawn observó a Ceres durante una hora y la definición de las imágenes permitió establecer su período de rotación de 9 horas. [42]

En la década de 1980, Francia , Alemania , Italia , Rusia y Estados Unidos también hicieron propuestas para misiones en el cinturón de asteroides, pero ninguna de ellas fue aprobada por los organismos de selección. [40]

En 2001 de forma preliminar y en 2004 de forma definitiva, la NASA finalmente aprobó la misión Dawn , la primera en llegar a Ceres en abril de 2015 . [43] Desarrollado por el Jet Propulsion Laboratory , fue lanzado el 27 de septiembre de 2007; su primer objetivo fue el asteroide Vesta , alcanzado en julio de 2011 y alrededor del cual permaneció en órbita hasta julio de 2012, cuando retomó una órbita heliocéntrica que lo llevó a llegar a Ceres el 6 de marzo de 2015. [20] [44] Mediante propulsión eléctrica De hecho, fue posible desarrollar una misión que, a pesar de los bajos costos del Programa Discovery , entró en órbita alrededor de dos grandes objetos en el cinturón principal. La sonda está equipada con una cámara y dos espectrómetros , uno operando en infrarrojos y visibles y el otro en rayos gamma . [45] La nave espacial, como se esperaba, hizo observaciones de Ceres gradualmente más cercanas. [46] En febrero de 2017, la revista Science publicó un estudio del ' Instituto Nacional de Astrofísica , gracias a las mediciones tomadas por el espectrómetro italiano VIR (Espectrómetro Visual e Infrarrojo) a bordo de la sonda Dawn , pudo revelar abundantes rastros de alifáticos hidrocarburos . La región de Ceres involucrada en este estudio se encuentra en las cercanías del cráter Ernutet . Los estudiosos plantean la hipótesis de que las moléculas alifáticas se formaron gracias a procesos hidrotermales. [47]

Parámetros orbitales

Órbita de Ceres

Ceres sigue una órbita entre las de Marte y Júpiter , dentro del cinturón principal de asteroides. Completa una revolución alrededor del Sol en 4.6 años . La órbita tiene una inclinación de 10,6 ° con respecto al plano de la eclíptica (un valor bastante moderado si se compara con los 7 ° de la órbita de Mercurio y los 17 ° de Plutón ) y una excentricidad de 0,08 (comparable a la de la órbita de Marte , igual a 0.09). [48]

El diagrama muestra las órbitas de Ceres (azul) y algunos planetas (blanco / gris). Las porciones de cada órbita debajo del plano de la eclíptica están marcadas con colores más oscuros, mientras que la posición del sol está marcada con un signo más en rojo. La imagen superior izquierda es una vista polar de la parte del sistema solar dentro de la órbita de Júpiter y muestra la posición de Ceres en el espacio entre las órbitas de Marte y Júpiter. La imagen superior derecha es una ampliación de la anterior y permite una comparación entre las posiciones del afelio (Q) y el perihelio (q) de Ceres y Marte. Curiosamente, el perihelio de Ceres (así como el de varios otros grandes asteroides) está en el lado opuesto del Sol al de Marte. La siguiente imagen es una vista en perspectiva que le permite comparar la inclinación orbital de Ceres con la de Marte y Júpiter.

Durante mucho tiempo, Ceres fue considerado el prototipo de una familia homónima de asteroides ; [49] esta agrupación está ahora en desuso, ya que Ceres, teniendo parámetros orbitales coincidentemente similares, carecía de correlación física con los otros miembros de la familia, [50] que fue rebautizada como la familia Gefion , por el nombre del asteroide del número de identificación más bajo perteneciente a él, 1272 Gefion .

Ceres completa una rotación alrededor de su eje en 9 horas y 4 minutos. [51]

Formación

Animación obtenida a partir de imágenes recopiladas en febrero de 2015 por la sonda Dawn

Ceres es probablemente un protoplaneta (embrión planetario) formado hace 4.570 millones de años en el cinturón de asteroides y sobrevivió, relativamente intacto, [18] al proceso de formación del sistema solar, [52] a diferencia de la mayoría de los protoplanetas del sistema interno que se fusionaron con entre sí para formar los planetas terrestres , o fueron expulsados ​​del sistema por Júpiter. [52] Una teoría alternativa propone que Ceres se formó en el cinturón de Kuiper y posteriormente alcanzó su posición actual después de un proceso de migración . [53] Otro probable protoplaneta presente en el cinturón principal, Vesta , tiene menos de la mitad del tamaño de Ceres y sufrió un impacto importante después de que terminó la fase de solidificación, lo que provocó que perdiera aproximadamente el 1% de su masa. [54]

La evolución geológica de Ceres dependió de las fuentes de calor disponibles durante su formación y en el período inmediatamente siguiente: la fricción del proceso de acreción y la desintegración de varios radionucleidos (probablemente incluidos elementos de vida corta como el 26 Al ). Se cree que el calor fue suficiente para permitir que Ceres se diferenciara en un núcleo rocoso y un manto de hielo poco después de su formación. [9] [18] El proceso también pudo haber determinado una renovación de la superficie debido a fenómenos de criovulcanismo y la acción de fenómenos tectónicos . [18] Sin embargo, debido a su pequeño tamaño, Ceres se habría enfriado rápidamente y esto habría detenido la manifestación de tales fenómenos. [18] [19] El hielo presente en la superficie se sublimaría gradualmente, dejando varios minerales hidratados como arcillas . [17]

Hoy Ceres parece ser un cuerpo inactivo, cuya superficie está esculpida solo por cráteres . [9] La presencia de una cantidad significativa de hielo de agua en su composición [1] abre la posibilidad de que Ceres tenga o haya tenido una capa de agua líquida en su interior, [18] [19] para lo cual se usa a menudo el término " Oceano". [17] Si existiera tal capa, se cree que estaría ubicada entre el núcleo rocoso y el manto de hielo, similar a lo que se ha teorizado para Europa . [18] La presencia de solutos ( sales ), amoniaco , ácido sulfúrico u otras sustancias anticongelantes en el agua favorecería la existencia de una capa líquida. [18]

Características físico-químicas

Masa y dimensiones

Tamaño de los primeros diez asteroides descubiertos en el cinturón principal en comparación con la Luna de la Tierra. Ceres es la primera a la izquierda.

Ceres es el objeto más grande del cinturón de asteroides principal, entre las órbitas de Marte y Júpiter. [17] Su diámetro es de aproximadamente 950 km. [4] Su masa se determinó midiendo su acción sobre otros asteroides y los resultados propuestos por varios investigadores difieren solo ligeramente. [55] En 2008, el promedio de los tres resultados más precisos es aproximadamente 9,4 × 10 20 kg . [6] [55] Por lo tanto, Ceres representa casi un tercio de la masa ( (3,0 ± 0,2) × 10 21 kg ) del cinturón principal, [39] a su vez igual a aproximadamente el 4% de la masa de la Luna . La masa de Ceres es suficiente para darle una forma casi esférica, en equilibrio hidrostático : [1] es, es decir, un esferoide estable gravitacionalmente comprimido, o un cuerpo planetario . El único otro asteroide conocido de este tipo es Vesta . Otros asteroides grandes, como Pallas [56] e Hygieia [57] , parecen mucho menos regulares.

El cinturón Edgeworth-Kuiper, sin embargo, contiene objetos mucho más grandes que Ceres; Además de los otros cuatro planetas enanos , Eris , Plutón , Makemake y Haumea , también se estimó un diámetro mayor para otros seis objetos transneptunianos , incluidos Quaoar , Orc y Sedna .

Por su masa, Ceres es uno de los cuerpos menores que el Minor Planet Center considera entre los disruptores de las órbitas de objetos más pequeños. [58]

Composición

La información conocida sobre la composición de Ceres es limitada, derivada principalmente de la observación espectroscópica de su superficie. [17] Asociado en los años setenta y ochenta con condritas carbonáceas, [17] Ceres ahora se incluye entre los asteroides de tipo G , [1] [2] [3] se distingue de los asteroides de tipo C más comunes por algunas líneas de absorción en el ultravioleta .

El espectro de emisión de Ceres es bastante plano en el infrarrojo visible y cercano. [17] Sin embargo, tiene algunas líneas de absorción que han permitido a Andrew S. Rivkin y sus colegas identificar algunos componentes de la superficie. Una de las bandas de absorción más importantes se encuentra cerca del 3 μm y debe corresponder a materiales hidratados , como arcillas ricas en hierro ( cronstedtita ); mientras que otras series de bandas, cercanas a 3.3 µm y 3.8-3.9 µm, indicarían la presencia de carbonatos como dolomita y siderita con una abundancia de 4-6%. [17] . Una clara identificación del vapor de agua provino de observaciones de infrarrojo lejano que identificaron líneas de absorción en las cercanías de 538 µm. [59] Todos estos datos podrían indicar la presencia de una cantidad significativa de agua dentro del asteroide. [17]

El espectro de Ceres revela algunas sorpresas también en el ultravioleta, mostrando una fuerte absorción en correspondencia de la 280 nm , asociado a una reducción del albedo de aproximadamente un 25% en comparación con el valor medido en el visible. Sin embargo, aún no se ha identificado la especie química responsable de esto. [9] [60]

Estructura interna

Estructura interna de Ceres

Las observaciones realizadas con los telescopios Keck en 2002, respaldadas por modelos numéricos, [18] sugieren que el interior de Ceres está diferenciado , con un núcleo rocoso cubierto por un manto helado . [1] El manto, a menudo de cien kilómetros de espesor (que representa entre el 23 y el 28% de la masa de Ceres y el 50% de su volumen), podría contener un volumen de agua equivalente a 200 millones de kilómetros cúbicos, mucho más de la cantidad total. de agua dulce presente en la Tierra. [61] Algunas características de la superficie revelan la presencia de especies volátiles dentro de Ceres. Esto es compatible con períodos pasados ​​en la fase de formación de Ceres en los que se habría producido una reducción en la energía emitida por el Sol en comparación con el nivel actual, lo que permitiría que los componentes volátiles a la distancia de Ceres del Sol fueran incorporados por el planeta enano. [62]

Alternativamente, la forma y el tamaño de Ceres podrían explicarse por un interior poroso y parcialmente diferenciado, o incluso totalmente indiferenciado. Se lo strato di rocce sovrastasse uno strato di ghiaccio, sarebbe gravitazionalmente instabile ei depositi rocciosi potrebbero affondare nello strato sottostante, portando alla formazione di depositi salini sulla superficie, che finora non sono stati osservati. È quindi possibile che Cerere non contenga un ampio strato di ghiaccio, ma sia invece un agglomerato di condriti con bassa densità e con una componente acquosa. Il decadimento degli isotopi radioattivi potrebbe non essere stato sufficiente a produrre il processo di differenziazione. [63]

Superficie

La superficie di Cerere ripresa dalla sonda Dawn il 12 febbraio 2015 da una distanza di 83.000 km, con una risoluzione di 7,8 km per pixel [64]
Cartografia di Cerere

La superficie di Cerere è relativamente calda. Rilevazioni eseguite il 5 maggio 1991 hanno permesso di quantificare la temperatura massima (con il Sole allo zenit ) in 235 K; considerando anche la distanza dal Sole al momento dell'osservazione, le stime comunemente accettate indicano al perielio una temperatura massima di ~239 K. [8]

Solo alcune caratteristiche della superficie di Cerere sono state individuate con certezza. Immagini ad alta risoluzione raccolte nell'ultravioletto dal telescopio spaziale Hubble nel 1995 rivelarono una macchia scura sulla superficie che fu denominata, sebbene in modo non ufficiale, Piazzi, in onore dell'astronomo italiano. [3] Si ritenne che si trattasse di un cratere da impatto . Successivamente, nuove immagini furono raccolte con una risoluzione maggiore nel vicino infrarosso con il telescopio Keck, che monta ottiche adattive . La sequenza coprì un'intera rotazione di Cerere e rivelò l'alternarsi di macchie chiare e scure con la rotazione del pianeta. [35] [65] Due caratteristiche scure dalla forma circolare sono presumibilmente crateri; uno di essi dovrebbe corrispondere al "cratere Piazzi" precedentemente osservato, l'altro mostra una regione centrale più chiara. [35] [65] Immagini ancora più recenti, raccolte nel visibile dal Telescopio spaziale Hubble nel 2003 e 2004 mostrano 11 caratteristiche superficiali distinte, la cui natura è tuttavia sconosciuta. [9] [33] Una di esse corrisponde a "Piazzi". [9] Alle due formazioni scure maggiori sembrerebbe associata inoltre la produzione di vapore acqueo, che sublimerebbe dalla superficie con un tasso misurato in 10 26 molecole al secondo, con un meccanismo simile a quello che sulle comete conduce alla formazione della chioma. [66]

Le osservazioni del 2011 hanno permesso inoltre di determinare i valori di ascensione retta 19 h 24 min (291°) e declinazione +59° verso cui punta il polo nord di Cerere, verso la costellazione del Dragone . L'asse di rotazione è conseguentemente inclinato di circa 3°. [1] [9]

Atmosfera

Ci sono indizi che suggeriscono la presenza di una tenue atmosfera e la formazione di brina su Cerere. [67] Raggiunta la superficie dagli strati sottostanti, il ghiaccio d'acqua sublimerebbe quando esposto direttamente alla luce solare, [68] fuggendo rapidamente nello spazio.

Nei primi anni novanta , osservazioni nell' ultravioletto condotte con l' International Ultraviolet Explorer (IUE) rilevarono quantità significative di idrossile in prossimità del polo nord di Cerere, prodotto dalla fotodissociazione del vapore acqueo . [67] Tuttavia, la scoperta non fu successivamente confermata da ulteriori osservazioni. [62] Potrebbe essere possibile, in futuro, rilevare la sublimazione di ghiaccio in prossimità di recenti crateri d'impatto o da fratture della superficie. [62]

Cerere nella cultura

Cerere confrontato con la Terra e la Luna

L'impatto avuto dalla scoperta di Cerere nella comunità scientifica può essere sottolineato dal fatto che, come già era accaduto per Urano , in suo onore Jöns Jacob Berzelius denominò cerio l' elemento dal numero atomico 58 che scoprì nel 1803, indipendentemente con Martin Heinrich Klaproth . [69] [70] Anche William Hyde Wollaston nel 1802 aveva scoperto un secondo elemento, il palladio , che inizialmente volle battezzare "ceresio" ( ceresium ) in onore del nuovo astro. Tuttavia, quando nel 1805 pubblicò la sua scoperta, risultò che il nome era già stato utilizzato da Berzelius. Wollaston lo cambiò così in palladio, in onore dell'asteroide Pallade . [71] [72]

Per i primi cinquant'anni dalla sua scoperta, Cerere fu considerato un pianeta e, tra l'altro, l' astrologia fu rivista per tener conto anche dei suoi effetti. Herschel coniò il termine " asteroide " per descriverlo, mentre Piazzi gli contrappose " planetoide ". [73] Tuttavia, quando il numero dei corpi orbitanti tra Marte e Giove cominciò ad aumentare nella seconda metà dell'Ottocento, gli asteroidi subirono una rapida riclassificazione. Durante questo processo, in alcune pubblicazioni furono mantenute delle distinzioni nel presentare Cerere, Pallade, Giunone e Vesta; abitudine però che era per lo più cessata negli anni settanta dell'Ottocento, con alcune eccellenti eccezioni come l' Osservatorio di Greenwich che continuò a elencarli tra i pianeti fino al termine del secolo. [74]

Da allora, gli asteroidi sono stati trattati in modo prevalentemente collettivo, raggruppati in base a caratteristiche orbitali (ad es. le famiglie ) o spettrali (le classi ), ma con poca attenzione al singolo oggetto. [75] Una parziale inversione di tendenza è stata prodotta in parte dalle possibilità offerte dall' esplorazione spaziale e dalle migliorate capacità osservative della fine del Novecento e l'inizio del Duemila, in parte dal rinnovato interesse per l'evoluzione del sistema solare e l'introduzione della nuova categoria dei pianeti nani.

Cerere nella fantascienza

Modello di Cerere (Hubble 2003-2004)

Cerere compare in numerose produzioni di genere fantascientifico .

Il primo cenno letterario a Cerere è presente nel romanzo Edison's Conquest of Mars (1897) di Garrett P. Serviss , in cui lo scienziato Thomas Edison guida una spedizione di rappresaglia terrestre contro i marziani protagonisti de La guerra dei mondi , impegnati su un secondo fronte in una guerra con gli abitanti di Cerere. [76] Comparirà poi nella striscia a fumetti Mummies of Ceres della serie Buck Rogers , pubblicata tra il 20 febbraio e il 14 aprile 1936 negli Stati Uniti . Isaac Asimov colloca su Cerere una base astronomica nei romanzi del ciclo di Lucky Starr (1952-1958) e nel racconto La morte della notte ( The Dying Night , 1956). Sono inoltre presenti dei cenni in Destinazione stelle ( The Stars My Destination , 1956) di Alfred Bester e in alcune opere di Robert A. Heinlein : Il pianeta rosso ( Red Planet , 1949), Una famiglia marziana ( Podkayne of Mars , 1963) e Il gatto che attraversa i muri ( The Cat Who Walks Through Walls , 1985). [77]

In romanzi e racconti successivi Cerere è descritta prevalentemente come la sede di una colonia o un luogo di rifugio per la razza umana: nel Ciclo dello Spazio conosciuto (1964-) di Larry Niven , è la sede del Governo della fascia degli asteroidi; in Exiles to Glory (1974) di Jerry Pournelle , vi ha luogo un intrigo interplanetario; in The Venus Belt (1981) di L. Neil Smith , vi è presente una grande città sotterranea collegata a numerosi insediamenti e stazioni da una sorta di "autostrada"; in The Dune Encyclopedia (1984) di Willis E. McNelly, è eletta a capitale dopo la distruzione della Terra in seguito all'impatto di un asteroide; [78] in Fondazione Stileman ( Buying Time , 1989) di Joe Haldeman , è sede di una civiltà apolide ; in The Stone Dogs (1989) di SM Stirling , nella serie Asteroid Wars (2001-2007) di Ben Bova e in The Unincorporated War (2010) di Dani ed Eytan Kollin vi è presente una base umana; in The Killing Star (1995) di Charles R. Pellegrino e George Zebrowski , è il luogo in cui si rifugiano i superstiti a un'invasione aliena della Terra. Infine, in The four thousand, the eight hundred (2016) di Greg Egan si immagina un conflitto tra Cerere e Vesta, combattuto per contrastanti ragioni etiche. Si distinguono rispetto a questo elenco Luna, maledetta Luna! ( The Ceres Solution , 1981) di Bob Shaw , in cui Cerere è scagliata contro la Luna per cancellare gli "effetti" che il satellite avrebbe avuto nel reprimere lo sviluppo della razza umana, e The Doomsday Effect (1986) di Thomas Wren , in cui l'asteroide è utilizzato per arrestare un buco nero che altrimenti divorerebbe la Terra.

Nella sua prima comparsa televisiva, Cerere è un asteroide deserto adibito (nell'anno 2046), a colonia penale, (settimo episodio della prima stagione della serie TV Ai confini della realtà del 1959, intitolato Solitudine [79] ). Nella serie animata Exosquad (1993-1994), prodotta da Universal Animation Studios , Cerere è sede di un impianto per la riproduzione dei Neo Megas. Nel film statunitense The American Astronaut (2001) il bar nel quale si tiene un concorso di ballo è su Cerere. [80] Sono ambientati su Cerere, sede di una colonia umana, [81] diversi episodi della serie televisiva The Expanse , trasmessa via cavo negli Stati Uniti da Syfy nel 2015 e 2016.

Cerere compare, infine, anche in alcuni videogiochi , sia come elemento di arricchimento della trama, sia come ambientazione in cui si sviluppa l'azione di gioco. Nell'universo di Warhammer 40.000 (1987), il Trattato di Cerere segna il rinnovo dell'alleanza tra l' Adeptus Mechanicus e l' Imperium dell'Umanità; [82] in Star Control 2 , la Stazione di Cerere è sede del primo contatto con i Chenjesu, con i quali gli umani combatteranno i comuni nemici Ur-Quan; [83] Cerere è sede di una colonia spaziale sia in Zone of the Enders (2001), [84] sia nel videogioco di ruolo Transhuman Space (2002); [85] mentre in Terminal Velocity (1995), il giocatore è chiamato a distruggere un macchinario che altrimenti porterebbe l'asteroide a schiantarsi sulla Terra. Infine, in Frontier: Elite II (1993) Cerere è uno dei dieci pianeti del sistema solare, [86] mentre in Destiny (2014) viene fortificato come avamposto militare e distrutto nel corso di una battaglia. [87]
Cerere è l'ambientazione di missioni di gioco, invece, in Countdown to Doomsday (1990), Super Metroid (1994, 2007) sviluppato per Super Nintendo [88] e Descent 3 (1999).

Note

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  11. ^ Valore calcolato in base ai parametri noti.
  12. ^ Diametro apparente calcolato all'opposizione - febbraio del 2009: 974 km diam. / (1,58319 AU * 149 597 870 km) * 206265 = 0,84"
  13. ^ Urano era stato scoperto 20 anni prima e Nettuno non era ancora conosciuto.
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  23. ^ Altri asteroidi possono essere visti ad occhio nudo solo in occasione di passaggi particolarmente ravvicinati alla Terra; è il caso, ad esempio, di Apofi , il cui massimo avvicinamento è previsto per il 13 aprile 2029 .
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  53. ^ Per approfondire si veda la voce sul modello di Nizza . McKinnon ha calcolato una probabilità del 10% che la fascia principale degli asteroidi abbia acquisito un oggetto della fascia di Kuiper (KBO) della massa di Cerere. A tal proposito, si veda:
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Bibliografia

Cerere in prossimità all' Ammasso della Vergine , il 6 aprile 2000. Cerere è visibile in basso a destra; la galassia a spirale in alto a sinistra è M100 , l'altra in prossimità del centro è NGC 4312 .

Libri

Pubblicazioni scientifiche

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Argomenti correlati: Sistema planetario • Pianeta extrasolare • Definizione di pianeta • Pianeti ipotetici
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