세레스에 대해 알려주는 하얀점과 색채 차이

Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI/LPI

 

사진 1> 던 우주선이 촬영한 오카토르 충돌구덩이 중심지역에 몰려 있는 밝은 점들의 색채를 강화시켜 보았다.
이와 같은 사진들은 세레스 표면의 미묘한 색채차이를 강조하는데 사용될 수 있는 기준 사진이다.
 

텍사스 우드랜드에서 열린 제 47차 달과 행성 과학 회의(the 47th annual Lunar and Planetary Science Conference)에서 사람들의 기대를 한 몸에 받고 있는 오카토르 충돌구덩이의 사진을 포함하여 세레스에서 가장 낮은 궤도비행을 수행중인 던 우주선의 새로운 사진들이 공개되었다.

지름 92킬로미터, 깊이 4킬로미터의 의 오카토르 충돌 구덩이는 세레스에서 가장 밝은 지역이 담겨 있다.

 

던 우주선은 2015년 초 이래 이 난쟁이행성을 탐사중에 있다.

 

고도 385킬로미터에서 촬영된 최신 사진들은 크레이터의 밝은 중심부에서 균일한 질감의 벽면을 형성하며 패여 있는 구덩이 속의 돔을 보여주고 있다.
수많은 선형 구조들과 균열부가 이 돔의 상단부와 측면에서 서로 교차하고 있다.
돔 주위에 뚜렷하게 보이는 균열부들이 충돌 구덩이 내의 다른 더 작고 밝은 지역들을 가로지르고 있는 모습이 보인다.

 

Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

 

사진 2> 지름 92킬로미터, 깊이 4킬로미터의 오카토르 충돌 구덩이는 세레스에서 가장 밝은 지역을 품고 있다.
 
독일 우주과학센터의 행성과학자이자 던 우주선의 공동 연구원인 랄프 야우만(Ralf Jaumann)의 설명은 다음과 같다.
"지난해 던 우주선의 강도높은 관측이 시작되기 전에 오카토르 충돌 구덩이는 그저 규모가 큰, 밝은 지역 중 하나로만 보였던 곳입니다.
지금은 확대 사진과 함께 복잡한 구조들을 볼 수 있게 되었고, 이는 우리에게 연구해야 할 새로운 수수께끼들을 안겨주고 있죠.
충돌 구덩이 내부에 대한 세밀한 기하학은 최근 가까운 과거에 지질활동이 있었음을 말해주고 있습니다.
그러나 우리는 이 충돌 구덩이의 형성에 대한 가설을 검증하기 위해 좀더 자세한 지질학적 지도를 완성해야 할 필요가 있습니다."

 

 

색채 차이

 

연구팀은 또한 세레스 표면의 색채를 과장하여 처리한 컬러 지도를 발표했다.
이 지도에는 표면 물질의 다양성과 표면의 지형학적 측면과의 연관성이 강조되어 있다.

 

과학자들은 충돌 구덩이의 형태와 그 분포간의 연관성을 크나큰 흥미를 가지고 연구해오고 있다.

 

세레스는 과학자들이 예견한 것처럼 거대한 충돌 분지를 많이 가지고 있지는 않다.
그러나 상대적으로 작은 여러 충돌 구덩이들은 일반적으로 과학자들의 예측치에 잘 맞아들고 있다.

 

컬러 지도에 푸른색으로 나타나는 물질들은 물이 흐른 부드러운 평원이나 산맥들과 관련이 있다.
이것들은 생겨난지 얼마 되지 않는 표면 구조물들이다.

 

야우만의 설명은 다음과 같다.
"비록 세레스 표면 지질학에서 주로 나타나고 있는 것은 충돌 사건의 흔적이긴 하지만, 우리는 세레스 표면에서 물질의 변화를 말해주는 특별한 색채 변이를 식별해 냈습니다.
그것은 충돌 과정 및 표면 바로 아래를 구성하고 있는 물질간의 복잡한 상호작용에 기인한 것입니다.
게다가 이러한 변이는 지표면 바로 아래에 얼음과 휘발성 물질들이 풍부하게 존재한다는 것을 말해주는 증거이기도 합니다."

 

 

중성자 숫자세기

 

표면 얼음의 가능성을 말해주는 데이터는 던 우주선의 감마선 및 중성자 탐지기(Gamma Ray and Neutron Detector, 이하 GRaND)에 의해 추출된다.
그 첫번째 데이터가 지난 12월에 수집되었다.
중성자와 감마선은 우주빛줄기가 표면 물질과 상호작용한 결과에 의해서 만들어지는 것으로 세레스의 화학적 구성을 말해주는 지문이 된다.

그 측정치는 표토의 최상층 부의 원소 조성에 가장 민감하다.

 

가장 낮은 공전궤도를 돌고 있는 던 우주선은 세레스의 적도 부근보다 극점 주위에서 더 낮은 중성자 수치를 탐지해냈다.
이는 수소의 집중이 고위도로 갈수록 더 증가한다는 것을 말해주는 것이다.

 

수소는 물의 주요 구성요소이기 때문에 물얼음은 양 극지로 갈수록 존재할 확율이 더 크게 나타난다.

 

아리조나 행성과학 연구소에서 GRaND를 담당하고 있는 던 우주선의 공동 연구원인 톰 프리티맨(Tom Prettyman)의 설명은 다음과 같다.
"우리의 분석 결과는 물얼음이 세레스의 차가운 고위도 표면 바로 아래에서 수십억년의 시간동안 남아 있을 수 있는지에 대해  오랫동안 견지되어온 예측을 검증하게 될 것입니다."

 

 

하울라니(Haulani) 충돌구덩이의 수수께끼.

 

그러나 던 우주선의 가시광선 및 적외선 매핑 분광기(the visible and infrared mapping spectrometer, 이하 VIR)에 의해 취득한 데이터에 따르면 세레스 전역의 표면 바로 아래에 존재하는 물질의 조성은 저마다 다른 것으로 밝혀졌다.
VIR은 세레스 표면에 반사된 태양 빛이 얼마나 다양한 파장을 갖는지를 조사하는 장비로서 광물의 정체를 식별토록 도와주는 장치이다.

 

특별히 하울라니 충돌 구덩이는 표면의 물질 조성이라는 측면에서 세레스가 얼마나 만은 다양성을 가지고 있는지를 알려주는 흥미로운 예에 해당한다.

 

모종의 물질들로 구성된 인상적인 밝은 삐침선들을 가지고 있는 이 불규칙한 형태의 충돌 구덩이는 그 표면물질을 VIR로 관측했을 때 주변부와는 다른 속성을 보여주고 있다.

 

세레스의 표면은 주로 탄산염과 층상규산염의 혼합물로 구성되어 있음에 반해 하울라니 충돌구덩이의 조성은 표면 전역에 걸쳐 상대적으로 다양한 조성을 보여준다.

 

이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 VIR 수석 과학자인 마리아 크리스티나 드 상띠스(Maria Cristina de Sanctis)의 설명은 다음과 같다.
"하울라니 충돌 구덩이에 대해 인위적인 색깔을 입힌 사진은 충돌에 의해 파헤쳐진 물질이 세레스의 일반적인 표면의 구성성분과는 다름을 보여주고 있습니다.
이러한 물질의 다양성은 기반층이 뒤섞인 결과이거나 충돌 자체가 물질의 속성을 바꿔버린 것일수도 있습니다."

 

 

옥소(Oxo) 충돌구덩이의 물

 

던 과학자들은 또한 47차 달과 행성 과학 회의에서 옥소 충돌 구덩이에서 VIR 장비가 탐지해낸 물에 대해 보고하였다.
옥소 충돌구덩이는 세레스의 북반구에 있는 너비 9킬로미터의, 생성된지 얼마 되지 않는 충돌구덩이이다.

이 물은 광물들과 연관이 있을 수도 있고, 그 자체가 얼음이 되었을 수도 있다.

 

곰싸움 연구소(the Bear Fight Institute)의 얀-필리페 콤브(Jean-Philippe Combe)는 물을 품고 있는 이 물질이 경사면에서 노출된 것일 수도 있고, 충돌에 의해 노출된 것일 수도 있으며 이 두 개 사건이 모두 일어난 결과일 수도 있다고 말했다.

 

옥소 충돌 구덩이는 지금까지는 세레스에서 물이 탐지된 유일한 장소이다.
던 우주선은 이 지역을 계속 관측할 예정이다.

 

 

던우주선 탐사가 그리는 보다 큰 그림.

 

던 우주선은 지난 해 난쟁이 행성 세레스에 도달하여 임무를 수행하는 첫번째 우주선이 됨으로서 두 개의 외계 천체 주변을 궤도 비행하는 최초의 우주선이 되는 역사를 이룩했다.
탐사 대상이 된 두 개 천체 모두 화성과 목성 사이 소행성 벨트에 존재하는 천체이다.

 

던 우주선은 2011년부터 2012년 사이 13개월 간 소행성 베스타(Vesta) 주위를 돌며 광범위한 관측을 수행한 바 있다.

 

NASA 제트추진 연구소의 던 미션 부수석 연구원인 캐롤 레이몬드(Carol Raymond)의 소감은 다음과 같다.
"우리는 아름다운 사진들의 정체를 밝혀내는 것이 정말 재미있습니다. 특히 오카토르 충돌 구덩이는 더 그렇죠.
오카토르 충돌 구덩이는 세레스 표면이 형성되어가는 과정의 복잡성을 말해주고 있습니다.
지금 우리는 세레스에서 가장 많은 호기심을 끌고 있는 밝은 점들과 표면의 광물질 및 그 형태를 높은 해상도로 볼 수 있습니다.
우리는 무엇이 이처럼 독특한 지표를 만들어냈는지를 알아내기 위해 바쁘게 작업을 진행하고 있습니다.
세레스와 베스타를 비교함으로서 우리는 태양계가 행성되던 초기에 대한 새로운 통찰을 얻을 수 있을 것입니다."

 

 

 

 

 

출처 : NASA Solar System Exploration 2016년 3월 22일 News Release
         http://solarsystem.nasa.gov/news/2016/03/22/bright-spots-and-color-differences-revealed-on-ceres
         

참고 : 세레스를 비롯한 태양계 작은 천체에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          왜소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346957
          소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346956
          혜성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346955
          유성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346954

 

원문>

news

Bright Spots and Color Differences Revealed on Ceres

22 March 2016 (source: NASA/Jet Propulsion Laboratory)

 

Scientists from NASA's Dawn mission unveiled new images from the spacecraft's lowest orbit at Ceres, including highly anticipated views of Occator Crater, at the 47th annual Lunar and Planetary Science Conference in The Woodlands, Texas, on Tuesday.

Occator Crater, measuring 57 miles (92 kilometers) across and 2.5 miles (4 kilometers) deep, contains the brightest area on Ceres, the dwarf planet that Dawn has explored since early 2015. The latest images, taken from 240 miles (385 kilometers) above the surface of Ceres, reveal a dome in a smooth-walled pit in the bright center of the crater. Numerous linear features and fractures crisscross the top and flanks of this dome. Prominent fractures also surround the dome and run through smaller, bright regions found within the crater.

"Before Dawn began its intensive observations of Ceres last year, Occator Crater looked to be one large bright area. Now, with the latest close views, we can see complex features that provide new mysteries to investigate," said Ralf Jaumann, planetary scientist and Dawn co-investigator at the German Aerospace Center (DLR) in Berlin. "The intricate geometry of the crater interior suggests geologic activity in the recent past, but we will need to complete detailed geologic mapping of the crater in order to test hypotheses for its formation."

Color Differences

The team also released an enhanced color map of the surface of Ceres, highlighting the diversity of surface materials and their relationships to surface morphology. Scientists have been studying the shapes of craters and their distribution with great interest. Ceres does not have as many large impact basins as scientists expected, but the number of smaller craters generally matches their predictions. The blue material highlighted in the color map is related to flows, smooth plains and mountains, which appear to be very young surface features.

"Although impact processes dominate the surface geology on Ceres, we have identified specific color variations on the surface indicating material alterations that are due to a complex interaction of the impact process and the subsurface composition," Jaumann said. "Additionally, this gives evidence for a subsurface layer enriched in ice and volatiles."

Counting Neutrons

Data relevant to the possibility of subsurface ice is also emerging from Dawn's Gamma Ray and Neutron Detector (GRaND), which began acquiring its primary data set in December. Neutrons and gamma rays produced by cosmic ray interactions with surface materials provide a fingerprint of Ceres' chemical makeup. The measurements are sensitive to elemental composition of the topmost yard (meter) of the regolith.

In Dawn's lowest-altitude orbit, the instrument has detected fewer neutrons near the poles of Ceres than at the equator, which indicates increased hydrogen concentration at high latitudes. As hydrogen is a principal constituent of water, water ice could be present close to the surface in polar regions.

"Our analyses will test a longstanding prediction that water ice can survive just beneath Ceres' cold, high-latitude surface for billions of years," said Tom Prettyman, the lead for GRaND and Dawn co-investigator at the Planetary Science Institute, Tucson, Arizona.

The Mystery of Haulani Crater

But the subsurface does not have the same composition all over Ceres, according to data from the visible and infrared mapping spectrometer (VIR), a device that looks at how various wavelengths of sunlight are reflected by the surface, allowing scientists to identify minerals.

Haulani Crater in particular is an intriguing example of how diverse Ceres is in terms of its surface material composition. This irregularly-shaped crater, with its striking bright streaks of material, shows a different proportion of surface materials than its surroundings when viewed with the VIR instrument. While the surface of Ceres is mostly made of a mixture of materials containing carbonates and phyllosilicates, their relative proportion varies across the surface.

"False-color images of Haulani show that material excavated by an impact is different than the general surface composition of Ceres. The diversity of materials implies either that there is a mixed layer underneath, or that the impact itself changed the properties of the materials," said Maria Cristina de Sanctis, the VIR instrument lead scientist, based at the National Institute of Astrophysics, Rome.

Water at Oxo

Dawn scientists also reported in an LPSC scientific session that the VIR instrument has detected water at Oxo Crater, a young, 6-mile-wide (9-kilometer-wide) feature in Ceres' northern hemisphere. This water could be bound up in minerals or, alternatively, it could take the form of ice.

Jean-Philippe Combe of the Bear Fight Institute, Winthrop, Washington, said that this water-bearing material could have been exposed during a landslide or an impact -- perhaps even a combination of the two events.

Oxo is the only place on Ceres where water has been detected at the surface so far. Dawn will continue to observe this area.

The Big Picture

Dawn made history last year as the first mission to reach a dwarf planet, and the first to orbit two distinct extraterrestrial targets -- both of them in the main asteroid belt between Mars and Jupiter. The mission conducted extensive observations of Vesta during its 14-month orbit there in 2011-2012.

"We're excited to unveil these beautiful new images, especially Occator, which illustrate the complexity of the processes shaping Ceres' surface. Now that we can see Ceres' enigmatic bright spots, surface minerals and morphology in high resolution, we're busy working to figure out what processes shaped this unique dwarf planet. By comparing Ceres with Vesta, we'll glean new insights about the early solar system," said Carol Raymond, deputy principal investigator for the Dawn mission, based at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California.

Dawn's mission is managed by JPL for NASA's Science Mission Directorate in Washington. Dawn is a project of the directorate's Discovery Program, managed by NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama. UCLA is responsible for overall Dawn mission science. Orbital ATK Inc., in Dulles, Virginia, designed and built the spacecraft. The German Aerospace Center, Max Planck Institute for Solar System Research, Italian Space Agency and Italian National Astrophysical Institute are international partners on the mission team. For a complete list of mission participants, visit:

http://dawn.jpl.nasa.gov/mission

More information about Dawn is available at the following sites:

http://dawn.jpl.nasa.gov
http://www.nasa.gov/dawn