Op de dwergplaneet Ceres – het grootste hemellichaam in de planetoïdengordel– zijn uitbarstingen van ijzige vulkanen vermoedelijk heel gebruikelijk, in plaats van raadselachtige uitzonderingen. Uit nieuwe waarnemingen die gisteren in het tijdschrift Nature Astronomy zijn gepubliceerd, blijkt dat in de laatste één miljard jaar voortdurend van dit soort uitbarstingen op de kleine wereld hebben plaatsgevonden, hoewel daarbij veel minder materiaal is uitgestoten dan bij vulkaanuitbarstingen op aarde, Mars of Venus.
De bewijzen voor vulkanische activiteit op de dwergplaneet zijn overtuigend, maar de wetenschappers tasten nog steeds in het duister over de oorzaak van deze erupties.
“We weten het eigenlijk niet,” zegt Ottaviano Ruesch van de European Space Agency (ESA), die niet bij de nieuwe studie was betrokken. “We zullen waarschijnlijk meer inzicht krijgen tijdens een nieuwe ruimtemissie naar deze dwergplaneet.”
Met een doorsnede van een kleine duizend kilometer is Ceres de enige dwergplaneet in de planetoïdengordel, een regio van ruimtepuin die zich tussen de omloopbanen van Mars en Jupiter bevindt. Sinds maart 2015 draait de NASA-sonde Dawn in een baan rond Ceres en neemt de ijzige landschappen en opvallend heldere vlekken op de dwergplaneet nader onder de loep.
Enkele maanden nadat Dawnin haar omloopbaan rond Ceres was gebracht, observeerde de sonde iets vreemds: een hoge, piramidevormige structuur die bijna vier kilometer hoog uit het met kraters bezaaide landschap oprijst. De structuur deed denken aan een heuse vulkaan. Maar hoe kon er op Ceres – een wereld die geacht werd geen enkele geologische activiteit te vertonen – een jonge vulkaan worden gespot?
Nog verwarrender was misschien wel dat er maar één vulkaan werd gezien. Zou Ceres, na vierenhalf miljard jaar rond de zon te hebben gedraaid, opeens vulkanisch actief zijn geworden?
Ijsvulkanen
Wetenschappers noemden het landschapskenmerk Ahuna Mons, en in 2016 werd bekendgemaakt dat het inderdaad om een vulkaan ging. Maar in plaats van vuur en zwavel uit te spuwen stootte deze vulkaan waarschijnlijk bevroren ‘lava’ van verschillende ijssoorten uit, naast zouten en ander materiaal. De temperaturen in het binnenste van Ceres zijn veel te koud om rots te laten smelten, zegt Ruesch, een van de auteurs van het wetenschappelijke artikel waarin Ahuna Mons als cryovulkaan werd geïdentificeerd.
“Maar de temperatuur is wél hoog genoeg om ijs te doen smelten,” zegt hij.
Het woord ‘ijsvulkaan’ klinkt misschien als iets ongerijmds, maar Ahuna Mons is zeker niet de enige zogenaamde cryovulkaan in het zonnestelsel. Cryovulkanisme is waargenomen op de manen Enceladus, Europa en Triton, en vermoedelijk ook op andere werelden aan de rand van het zonnestelsel; wetenschappers denken dat de erupties worden aangedreven door hitte in het binnenste van deze objecten, die in sommige gevallen wordt opgewekt door de wisselende aantrekkingskracht van de planeet waar de manen omheen draaien. Op enkele van deze hemellichamen – met name Enceladus en Europa – stoten geisers en fonteinen ijzig materiaal uit. Dit zijn ook de meest veelbelovende plekken om te zoeken naar buitenaards leven, omdat materiaal uit onderaardse reservoirs (waar leven zou kunnen voorkomen) door de cryovulkanen naar het oppervlak wordt gestuwd.
Wetenschappers ontdekten deze vorm van cryovulkanisme pas toen de sonde Voyager 2in 1989 langs Triton scheerde en foto’s nam waarop te zien was dat er op het oppervlak van de maan geisers uitbarstten.
“We weten inmiddels veel meer, onder andere dat cryovulkanisme waarschijnlijk veel wijdverbreider is dan we ons konden voorstellen,” zegt Rosaly Lopes van het Jet Propulsion Laboratory van de NASA, die niet bij de nieuwe studie was betrokken. “Maar we begrijpen de mechanismen nog niet goed.”
Eenzame berg
Dat geldt ook voor Ceres, waar nog geen oorzaak voor het cryovulkanisme is gevonden. Aanvankelijk krabden de experts zich vooral achter de oren over het feit dat Ahuna Mons zo geïsoleerd in het landschap staat. Deze hoge, eenzame piek was goed herkenbaar tijdens de baantjes die Dawnom de dwergplaneet trok. Nog vreemder was het feit dat de vulkaan tweehonderd miljoen jaar oud was, in geologische termen dus piepjong.
Omdat de vulkanische activiteit op hemellichamen in het binnenste zonnestelsel in de loop der tijd geleidelijk is afgenomen, zoals ook op Venus, Mars en onze maan, lag het voor de hand dat Ceres pas na vierenhalf miljard jaar – en dus recent – actief is geworden, in geologische termen nog maar een ogenblik geleden, zegt Michael Sori van de University of Arizona, een van de auteurs van de nieuwe studie.
“Het is erg lastig om een reden te bedenken waarom Ceres of enig ander hemellichaam gedurende 99 procent van zijn bestaan vulkanisch dood is en dan plotseling – gisteren zogezegd – geologisch actief wordt,” legt Sori uit. “Er moet een of ander proces zijn waardoor eerdere vulkanen zijn uitgewist, een proces waaruit zou moeten blijken dat Ceres misschien al zijn hele leven geologisch actief is, maar dat eerdere sporen telkens worden uitgewist.”
Met deze hypothese in gedachten gingen Sori en zijn collega’s op zoek naar landschapskenmerken op Ceres die op oudere, ingezakte vulkaankegels zouden kunnen wijzen; uit computersimulaties kwam naar voren dat deze glooiende, ijzige structuren eruit moesten zien als brede koepels of lage bergen die in de loop der tijd zijn ingezakt.
Oeroude erupties
Het team ontdekte bijna veertig mogelijke cryovulkanische koepels. Nadat ze de minder overtuigende kandidaten hadden verworpen, richtten de onderzoekers zich op 22 koepels die aanwijzingen voor cryovulkanische activiteit vertoonden. Een ervan is Ahuna Mons, de andere zijn tussen de 16 en 80 kilometer breed en sommige zijn vier kilometer hoog. Het team vermoedt dat ze minder dan een miljard jaar oud zijn, maar door de relatief geringe omvang van de koepels is dit maar een zeer voorlopige schatting.
“We hebben geprobeerd voorzichtige keuzes te maken, en dat betekent waarschijnlijk dat we vooral de jongere koepels hebben geselecteerd, omdat de oudere verder zijn ingezakt en dus moeilijker zijn te meten,” zegt Sori.
De observaties wijzen erop dat er in de afgelopen één miljard jaar – en mogelijk langer – telkens weer nieuwe ijsvulkanen op Ceres zijn gevormd, in een tempo van gemiddeld één vulkaan per vijftig miljoen jaar.
Lopes is gefascineerd en verrukt over de bevindingen: “We vroegen ons altijd af waarom Ahuna Mons de enige cryovulkanische structuur op Ceres was,” zegt ze. “Dit onderzoek bouwt voort op het idee dat deze koepels in de loop der millennia steeds minder prominent zijn geworden en dus niet langer goed herkenbaar zijn.”
De resultaten lijken erop te wijzen dat Ceres gedurende ten minste de laatste één miljard jaar voortdurend ijsvulkanen heeft gevormd, maar dat deze cryovulkanische activiteit slechts een fractie is van wat we op aarde zien, en ook veel minder dan de activiteit die vermoedelijk op Mars en Venus heeft plaatsgevonden.
Dat lijkt ook niet meer dan logisch. De ingewanden van Ceres zijn bij lange na niet zo heet als het interieur van de binnenste planeten in ons zonnestelsel, en deze dwergplaneet draait in de planetoïdengordel in volstrekte eenzaamheid zijn baantjes om de zon. Het mechanisme of de energiebron voor uitbarstingen van ijzig materiaal op Ceres blijft een raadsel, en Sori en zijn collega’s hopen dat raadsel in de toekomst op te lossen.
“Voor mij is dat de volgende belangrijke vraag waarop we een antwoord moeten zien te krijgen,” zegt hij, “want ik heb nog geen sluitend verhaal.”
Bekijk ook de fotogalerij: 'Hoe Pluto steeds bijzonderder wordt door de tijd heen'
Dit verhaal werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
