"Pour Cérès, l'histoire a commencé en 2016, lorsque la sonde spatiale Dawn, qui tournait autour de Cérès à l'époque, a aperçu ces cratères sombres en permanence et a vu des dépôts de glace brillants dans certains d'entre eux", a déclaré Norbert Schorghofer, auteur principal de "Histoire de Les pièges froids de Cérès basés sur des modèles de forme raffinés", qui paraît dans The Planetary Science Journal . Les scientifiques du PSI, Robert Gaskell et John Weirich, ainsi que Erwan Mazarico, scientifique au Goddard Space Flight Center de la NASA, sont les co-auteurs de l'article.

"La découverte de 2016 posait une énigme :de nombreux cratères dans les régions polaires de Cérès restent dans l'ombre toute l'année - ce qui dure 4,6 années terrestres sur Cérès - et restent donc glacialement froids, mais seuls quelques-uns d'entre eux abritent des dépôts de glace", a déclaré Schorghofer. . "Bientôt, une autre découverte a fourni un indice :l'axe de rotation de Cérès oscille d'avant en arrière tous les 24 000 ans en raison des marées du soleil et de Jupiter. Lorsque l'inclinaison de l'axe est élevée et que les saisons sont fortes, seuls quelques cratères restent ombragés toute l'année. , et ce sont les cratères qui contiennent des dépôts de glace brillants."

Pour déterminer la taille des ombres à l'intérieur des cratères il y a des milliers d'années, les scientifiques construisent des cartes numériques d'élévation, puis effectuent des calculs de lancer de rayons avec elles pour reconstruire théoriquement les ombres projetées sur les fonds des cratères. Les résultats sont aussi fiables que les modèles de forme numériques sur lesquels ils sont basés. Gardez à l'esprit que le fond de ces cratères est toujours dans l'ombre, il n'est donc pas facile de mesurer leur profondeur.

Le vaisseau spatial Dawn était équipé d'une caméra très sensible, capable de discerner les caractéristiques des sols ombragés du cratère. Les images stéréo des régions ensoleillées sont souvent utilisées pour construire des cartes numériques d’élévation des régions ensoleillées, mais créer une carte d’élévation d’un terrain ombragé est un défi rarement relevé. Dans le cadre de cette nouvelle étude, Robert Gaskell, scientifique au PSI, a développé une nouvelle technique permettant de reconstruire les hauteurs, même dans les parties sombres d'une paire d'images stéréo. Ces cartes d'élévation améliorées peuvent ensuite être utilisées pour le lancer de rayons afin de prédire l'étendue des régions froides et ombragées en permanence.

Ces cartes plus précises ont donné un résultat surprenant :lorsque Cérès a atteint son inclinaison maximale de l'axe, ce qui s'est produit pour la dernière fois il y a environ 14 000 ans, aucun cratère sur Cérès n'est resté éternellement ombragé et toute glace qu'il contenait a dû s'être rapidement sublimée dans l'espace.

" Cela ne laisse qu'une seule explication plausible :les dépôts de glace doivent s'être formés plus récemment. Les résultats suggèrent que tous ces dépôts de glace doivent s'être accumulés au cours des 6 000 dernières années ou moins. Considérant que Cérès a bien plus de 4 milliards d'années, cela est un âge remarquablement jeune", a déclaré Schorghofer.

"Cérès est un objet riche en glace, mais presque aucune glace n'est exposée à la surface. Les cratères polaires susmentionnés et quelques petites parcelles en dehors des régions polaires sont les seules expositions de glace. Cependant, la glace est omniprésente à faible profondeur, comme découvert par le scientifique du PSI Tom Prettyman et son équipe en 2017, de sorte que même un petit impacteur sec pourrait vaporiser une partie de cette glace", a déclaré Schorghofer.

"Un fragment d'astéroïde pourrait être entré en collision avec Cérès il y a environ 6 000 ans, créant ainsi une atmosphère d'eau temporaire. Une fois l'atmosphère d'eau générée, la glace se condenserait dans les cratères polaires froids, formant les dépôts brillants que nous voyons encore aujourd'hui. Alternativement ", les dépôts de glace pourraient s'être formés par des avalanches de matériaux riches en glace. Cette glace ne survivrait alors que dans les cratères froids et ombragés. Quoi qu'il en soit, ces événements étaient très récents à une échelle de temps astronomique", a ajouté Schorghofer.

L'étude a également examiné la possibilité que d'autres types de glace, autres que la glace d'eau, puissent être piégés dans ces cratères inhabituels de Cérès. Sur notre Lune, certaines parties des cratères polaires sont si froides que même le CO₂ la glace et quelques autres espèces chimiques pourraient y subsister pendant des milliards d'années. Cérès est plus éloignée du soleil, on pourrait donc s'attendre à ce que ses cratères polaires soient encore plus froids que ceux de la lune.

Schorghofer a calculé les températures à l'intérieur des cratères polaires de Cérès, ce qui n'avait jamais été fait auparavant. La réponse a été surprenante :bien que ces cratères soient suffisamment froids pour retenir la glace d'eau, ils sont trop chauds pour retenir d'autres types de glace courants.

Deux circonstances y contribuent. Premièrement, l'inclinaison de l'axe de Cérès, actuellement de 4 degrés, est supérieure à l'inclinaison de 1,5 degré de la Lune, de sorte qu'une plus grande partie des bords du cratère est éclairée par le soleil et qu'une plus grande quantité de lumière est diffusée sur le fond du cratère. Deuxièmement, Cérès n'a tout simplement pas de cratère perpétuellement ombragé très près du pôle nord, contrairement à la Lune, où un cratère se trouve presque exactement sur le pôle sud. Pour ces raisons, les températures ne sont pas aussi basses sur Cérès que sur certaines parties de la surface lunaire.

L'étude décrit la nouvelle méthode utilisée pour reconstruire la topographie à l'aide d'images stéréo de cratères ombragés, fournit une nouvelle carte des régions perpétuellement ombragées pour l'ensemble de la région polaire nord de Cérès, détermine l'étendue des régions perpétuellement ombragées à l'intérieur des cratères polaires avec des dépôts de glace brillants, et estime les températures à l'intérieur de ces cratères.

"Quelle que soit l'histoire de ces dépôts de glace, ils résultent d'événements pas beaucoup plus anciens que la civilisation humaine", a déclaré Schorghofer.