In de laatste drie miljoen jaar liep de axiale variatie van de dwergplaneet uiteen van 2 tot wel 20 graden, zo suggereert nieuw onderzoek.

De rotatie-as is de denkbeeldige as waar dwergplaneet Ceres omheen draait. Die denkbeeldige as maakt een hoek met het omloopvlak (het vlak van Ceres in de baan om de zon). Als een rotatie-as loodrecht op dat omloopvlak staat, wordt gesproken van een axiale variatie van 0 graden. Staat de rotatie-as op het omloopvlak (zoals in het geval van Uranus) dan is de axiale variatie 90 graden. De rotatie-as van de aarde staat een beetje schuin op het omloopvlak en heeft een axiale variatie van 23,45 graden.

Veranderingen
Op dit moment heeft dwergplaneet Ceres een axiale variatie van 4 graden. Maar dat is in het recente verleden nog wel anders geweest, zo schrijven onderzoekers in het blad Geophysical Research Letters. In de afgelopen drie miljoen jaar zijn er perioden geweest waarin de axiale variatie van de dwergplaneet tussen de 2 en 20 graden lag. En zelfs in de laatste 24.500 jaar is de axiale variatie aan grote veranderingen onderhevig geweest. De laatste keer dat de dwergplaneet een axiale variatie van zo’n 19 graden had, was 14.000 jaar geleden.

Hier zie je het noordelijk halfrond op het moment dat dit maximaal door de zon belicht wordt en Ceres een axiale variatie van 2 graden heeft. De gebieden die zich continu in de schaduw bevinden, zijn met blauw aangegeven. Afbeelding: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

Dawn
De onderzoekers trekken die conclusie op basis van waarnemingen van ruimtesonde Dawn die momenteel rond Ceres cirkelt. Dat de stand van de rotatie-as door de jaren heen zo veranderd is, schrijven de onderzoekers toe aan gasreuzen Jupiter en Saturnus. Hoewel deze honderden miljoenen kilometers van Ceres verwijderd zijn, oefent hun zwaartekracht toch invloed uit op de dwergplaneet.

Hier zie je opnieuw het noordelijk halfrond op het moment dat dit maximaal door de zon belicht wordt, maar nu heeft Ceres een axiale variatie van 12 graden. Je ziet dat een veel groter gebied door de zon beschenen wordt. De gebieden die zich continu in de schaduw bevinden, zijn met blauw aangegeven. Afbeelding: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

Kraters
Het onderzoek naar de axiale variatie van Ceres is belangrijk, omdat de stand van de rotatie-as van invloed is op het waterijs dat de dwergplaneet herbergt. Dat ijs kan alleen standhouden op plekken die geen zonlicht zien. Je moet dan met name denken aan de schaduwrijke kraters. Wanneer de axiale variatie klein is, zijn er relatief grote gebieden op Ceres aan te wijzen die nooit zonlicht ontvangen (denk bijvoorbeeld aan de polen). Die gebieden beslaan samen een oppervlak van zo’n 2000 km2. Anders wordt het als de axiale variatie toeneemt. Er zijn dan veel meer kraters in de poolgebieden die direct zonlicht ontvangen. De gebieden die nooit zonlicht zien, beslaan dan samen nog maar zo’n 1 tot 10 km2.

Hier zie je opnieuw het noordelijk halfrond op het moment dat dit maximaal door de zon belicht wordt, maar nu heeft Ceres een axiale variatie van 20 graden. Nu zijn er nog maar twee kraters die continu beschaduwde gebieden herbergen. Afbeelding: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

Mercurius, de maan en Ceres

Voor zover we nu weten, zijn er drie hemellichamen in het zonnestelsel die permanent in de schaduw gelegen gebieden hebben: Mercurius, de maan en Ceres. Aangenomen wordt dat Mercurius en de maan het ijs dat in die gebieden rust cadeau kregen tijdens inslagen. Hoe Ceres aan ijs komt, is nog niet duidelijk.

Kraters die langdurig geen zonlicht zien, worden ook wel ‘cold traps’ genoemd, omdat ze zo koud en donker zijn dat vluchtige stoffen (substanties die gemakkelijk verdampen) die in deze kraters terechtkomen daar eigenlijk niet meer uit kunnen ontsnappen. Vorig jaar maakten onderzoekers bekend dat ze in tien van deze ‘cold traps’ helder materiaal hebben ontdekt en in zeker één van deze cold traps lijkt dat heldere materiaal ijs te zijn. Tijdens dit onderzoek keken astronomen hoe het ‘cold traps’ vergaat als de stand van de rotatie-as van Ceres verandert. Uit het onderzoek blijkt dat er op het noordelijk halfrond slechts twee cold traps zijn die zelfs bij een axiale variatie van 20 graden nog in de schaduw liggen. Beide gebieden bevatten vandaag de dag heldere afzettingen. Op het zuidelijk halfrond zijn er ook twee cold traps die zelfs bij een axiale variatie van 20 graden standhouden en één ervan herbergt heldere afzettingen.