Kryovulkanismus – eisiger Vulkanismus auf Zwergplanet Ceres erklärt helle Flecken

Die größte Überraschung auf dem 939 km großen Zwergplaneten Ceres im Asteroidengürtel scheint eine schlüssige Erklärung gefunden zu haben: Die isolierten sehr hellen Flecken auf seiner Oberfläche – und insbesondere im 92-km-Krater Occator – sind vor erst wenigen Jahrmillionen entstandene Produkte von langsamem Kryovulkanismus, bei dem Material aus dem Inneren des Himmelskörpers episodisch an die Oberfläche drängt. Die scharfen Bilder des Orbiters Dawn erlauben diesen Schluss, denn auf ihnen lassen sich kleine Einschlagskrater zählen und damit Landschaften datieren.

Danach sind der Einschlagskrater Occator 34±2 Millionen Jahre alt, sein Boden nach diversen Erdrutschen etwa 7 Mio. Jahre, die weißen Strukturen jedoch teilweise nur 4 Millionen Jahre: Insbesondere gilt dies für einen 400 m hohen Berg inmitten einer 600 m tiefen und 11 km großen Grube nahe des Kraterzentrums. Auch Verteilung und Beschaffenheit des weißen Materials innerhalb des Kraters sprechen dafür, dass dort über einen langen Zeitraum immer wieder eine salzhaltige Lösung eruptiv aus der Tiefe aufgestiegen ist: Ceres wäre damit der sonnennächste Körper mit kryovulkanischer Aktivität.

Das besonders helle Material in der zentralen Senke ist inzwischen – nach den Cerialia, römischen Feiertagen – Cerealia Facula getauft worden: Daten von Dawns Infrarotinstrument zeigen, dass es reich Karbonaten ist, einer bestimmten Art von Salzen, die sich mit Absorption bei 3,4 und 3,9 µm Wellenlänge verraten. Da spätere Einschläge hier kein anderes Material aus der Tiefe freilegten, dürfte die Kuppe vollständig aus diesem hellem Salz bestehen. Die vereinzelten hellen Flecke daneben – Vinalia Faculae nach einem römischen Weinfest – sind deutlich blasser, bilden eine nur Meter dünne Schicht und sind eine Mischung aus Karbonaten und dunklem Umgebungsmaterial. Die zentrale Senke mit ihrem zum Teil zerklüfteten Rand dürfte das Überbleibsel eines früheren Zentralbergs sein, den Occator ursprünglich besaß und der später kollabierte.

Das Alter und Aussehen des Materials, das die helle Kuppe umgibt, deuten nun auf einen wiederkehrenden, eruptiven Prozess hin, der zum Teil auch Material nach weiter außen in die Senke geschleudert hat. Der große Einschlag, der Occator hinterließ, hat auch die spätere kryovulkanische Aktivität ausgelöst: Durch den Einschlag konnte nämlich die Salzlösung, die unter dem Gesteinsmantel des Zwergplaneten lange konserviert gewesen sein dürfte, näher an die Oberfläche treten. Der geringere Druck ließ Wasser und gelöste Gase wie Methan und Kohlendioxid entweichen, die sich auf ihrem weiteren Weg nach oben ein System aus Schloten bahnten. An der Oberfläche bildeten sich daraufhin Risse, durch die die übersättigte Lösung eruptiv aus der Tiefe austreten konnte. Die abgelagerten Salze formten nach und nach die heutige Kuppe.

Ob diese kryovulkanische Aktivität inzwischen zum Erliegen gekommen ist, weiß man nicht genau. Aufnahmen des Kraters, die unter bestimmten Winkeln deutliche Anzeichen von Dunst zeigen, sprechen aber für ein Fortdauern auf niedrigem Niveau. In der Nähe des Kraterbodens scheint sich immer wieder optisch dünner, semitransparenter Dunst zu bilden, vermutlich durch sublimierendes Wasser, das bei Sonneneinstrahlung aus den Rissen im Kraterboden austritt.

Daniel Fischer

LINKS:
Kurz-Paper zur neuen Analyse: http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2017/pdf/1385.pdf
Neues Paper zum Occator-Dunst: https://arxiv.org/abs/1701.05812
PM des MPS zu beidem: http://www.mps.mpg.de/Kryovulkanismus-auf-Zwergplanet-Ceres