La inclinación de Ceres determina la presencia de hielo en cráteres

En un nuevo estudio, los investigadores de la misión Dawn de la NASA calculan que la inclinación axial de Ceres -el ángulo al que gira mientras gira alrededor del Sol- varía ampliamente a lo largo de unos 24.500 años. Los astrónomos consideran que este es un período de tiempo sorprendentemente corto para tales desviaciones dramáticas.

Los cambios en la inclinación axial, o "oblicuidad", sobre la historia de Ceres están relacionados con la cuestión más amplia de dónde se puede encontrar agua congelada en la superficie de Ceres, informan los científicos en la revista Geophysical Research Letters. Dadas las condiciones en Ceres, el hielo sólo sería capaz de sobrevivir a temperaturas extremadamente frías, por ejemplo, en áreas que nunca ven el sol.

"Encontramos una correlación entre los cráteres que permanecen en la sombra en la oblicuidad máxima y los depósitos brillantes que son probablemente hielo de agua", dijo Anton Ermakov, investigador postdoctoral en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, California, y autor principal del estudio. "Las regiones que nunca ven la luz del Sol durante millones de años son más propensas a tener estos depósitos".

A lo largo de los últimos 3 millones de años, Ceres ha pasado por ciclos en los que su inclinación oscila entre 2 grados y 20 grados, indican los cálculos.

"No podemos observar directamente los cambios en la orientación de Ceres con el tiempo, por lo que utilizamos las mediciones de la forma y la gravedad de la nave espacial Dawn para reconstruir con precisión lo que resultó ser una historia dinámica", dijo Erwan Mazarico, coautor del Goddard Space de la NASA Flight Center.

La última vez que el planeta enano alcanzó una inclinación máxima, que era de unos 19 grados, fue hace 14.000 años, dijeron los investigadores. A modo de comparación, la Tierra se inclina 23,5 grados. Esta inclinación significativa hace que nuestro planeta experimente estaciones: el hemisferio norte experimenta el verano cuando está orientado hacia el sol, y el invierno cuando está apuntado lejos del sol.

Por el contrario, la inclinación actual de Ceres es de unos 4 grados, por lo que no tendrá efectos estacionales tan fuertes durante el curso de un año allí (que es aproximadamente 4.6 años terrestres).

Cuando la inclinación axial es pequeña, regiones relativamente grandes de Ceres nunca reciben luz solar directa, particularmente en los polos. Estas regiones persistentemente sombreadas ocupan un área de aproximadamente 2.000 kilómetros cuadrados. Pero cuando la oblicuidad aumenta, más zonas de los cráteres en las regiones polares reciben exposición directa al sol, y las áreas persistentemente sombreadas sólo ocupan de 1 a 10 kilómetros cuadrados. Estas áreas en la superficie de Ceres, que permanecen en la sombra incluso con una alta oblicuidad, pueden ser lo suficientemente frías para mantener el hielo superficial, dijeron científicos de Dawn.

Estos cráteres con áreas que permanecen en la sombra durante largos períodos de tiempo se llaman "trampas frías", porque son tan frías y oscuras que los volátiles - sustancias fácilmente vaporizadas - que emigran a estas áreas no pueden escapar, incluso durante más de mil millones años. Un estudio realizado en 2016 por el equipo de Dawn en Nature Astronomy encontró material brillante en 10 de estos cráteres, y los datos del espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo de Dawn indican que uno de ellos contiene hielo.

El nuevo estudio se enfocó en los cráteres polares y modeló cómo progresa la sombreación a medida que la inclinación axial de Ceres varía. En el hemisferio norte, sólo dos regiones persistentemente sombreadas permanecen en la sombra en la inclinación máxima de 20 grados. Ambas regiones tienen depósitos brillantes hoy. En el hemisferio sur, hay también dos regiones persistentemente sombreadas en la oblicuidad más alta, y una de ellas claramente tiene un depósito brillante.

Ceres es el tercer cuerpo en el sistema solar que se encuentra que tiene regiones permanentemente sombreadas. Mercurio y la luna de la Tierra son los otros dos, y los científicos creen que recibieron su hielo de los cuerpos impactantes. Sin embargo, Mercurio y la Luna no tienen una variabilidad tan grande en sus inclinaciones debido a la influencia gravitacional estabilizadora del Sol y la Tierra, respectivamente.

El origen del hielo en las trampas frías de Ceres es más misterioso - puede venir de Ceres sí mismo, o pudo llegar por los impactos de asteroides y de cometas. Sin embargo, la presencia de hielo en las trampas frías podría estar relacionada con una tenue atmósfera de agua, que fue detectada por el Observatorio Espacial Herschel de la ESA en 2012-13. Las moléculas de agua que salen de la superficie caerían de nuevo sobre Ceres, en parte aterrizando en trampas frías y acumulándose allí.

"La idea de que el hielo podría sobrevivir en Ceres durante largos períodos de tiempo es importante a medida que continuamos reconstruyendo la historia geológica del planeta enano, incluyendo si ha estado emitiendo vapor de agua", dijo Carol Raymond, investigadora principal adjunta de la misión Dawn.