سیاره کوتوله (dwarf planet)

سرس (نام سیاره کوچک: 1 سرس) به عنوان یک سیاره کوتوله در کمربند سیارکی اولیه، واقع بین مسیرهای مداری مریخ و مشتری طبقه بندی می شود. این سیارک در 1 ژانویه 1801 توسط جوزپه پیاتزی در رصدخانه نجومی پالرمو در سیسیل کشف شد، در ابتدا به عنوان اولین سیارک شناسایی شد و پس از آن به عنوان یک سیاره جدید اعلام شد. با گذشت زمان، سرس در ابتدا به عنوان یک سیارک و اخیراً به عنوان یک سیاره کوتوله مجدداً طبقه بندی شد، به ویژه اینکه تنها سیاره کوتوله ای است که به دور نپتون نمی چرخد و بزرگترین در میان آنها بدون ماهواره طبیعی است.

سرس (نام سیاره کوچک: 1 سرس) یک سیاره کوتوله در کمربند سیارکی اصلی بین مدارهای مریخ و مشتری است. این اولین سیارک شناخته شده بود که در 1 ژانویه 1801 توسط جوزپه پیاتزی در رصدخانه نجومی پالرمو در سیسیل کشف شد و به عنوان یک سیاره جدید اعلام شد. سرس بعداً به عنوان یک سیارک و اخیراً به عنوان یک سیاره کوتوله طبقه بندی شد، تنها سیاره ای که فراتر از مدار نپتون نیست و بزرگترین سیاره ای است که ماه ندارد.

قطر سرس تقریباً یک چهارم قطر ماه است. سرس به دلیل ابعاد متوسطش، حتی در حداکثر درخشندگی خود، به جز در شرایط آسمان تاریک استثنایی، با چشم غیر مسلح نامحسوس باقی می ماند. قدر ظاهری آن بین 6.7 و 9.3 در نوسان است و در زمان مخالفت - نقطه نزدیکترین نزدیکی آن به زمین - که هر 15 تا 16 ماه دوره سینودی یک بار رخ می دهد به اوج خود می رسد. در نتیجه، ویژگی‌های سطحی آن حتی با تلسکوپ‌های پیشرفته تا حد زیادی غیرقابل تشخیص بود، تا اینکه فضاپیمای روباتیک ناسا Dawn مأموریت مداری خود را در اطراف سرس در سال 2015 آغاز کرد.

ماموریت سپیده دم نشان داد که ترکیب سطح سرس ترکیبی از آب معدنی و کربن هیدراته است. داده‌های گرانشی نشان می‌دهند که سرس تا حدی متمایز است، که شامل یک گوشته/هسته گل‌آلود (یخ-سنگ) و یک پوسته کم‌تر و در عین حال قوی‌تر است که حاوی حداکثر سی درصد حجم یخ است. در حالی که یک اقیانوس داخلی از آب مایع محتمل است، آب نمک ها همچنان در گوشته بیرونی به گردش در می آیند و در سطح ظاهر می شوند و تقریباً هر پنجاه میلیون سال یک بار تشکیل آتشفشان های منجمد مانند آهونا مونس را تسهیل می کنند. این پدیده سرس را به عنوان نزدیکترین جرم آسمانی فعال کریوولکانیکی شناخته شده به خورشید معرفی می کند. علاوه بر این، سرس دارای جوی بسیار ضعیف و زودگذر است که از بخار آب تشکیل شده است که از منابع سطحی موضعی ساطع می شود.

زمینه تاریخی

کشف اولیه

در طول دوره‌ای که قرن هجدهم از پذیرش هلیومرکزی و کشف نپتون در سال 1846 می‌گذرد، بسیاری از ستاره‌شناسان معتقد بودند که اصول ریاضی وجود سیاره‌ای کشف‌نشده یا غایب را در بین مدارهای مریخ و مشتری نشان می‌دهد. در اوایل سال 1596، یوهانس کپلر، ستاره شناس نظری، این فرضیه را مطرح کرد که نسبت های مداری سیارات تنها در صورت وجود دو سیاره دیگر با "طراحی خدا" هماهنگ می شود: یکی بین مشتری و مریخ، و دیگری بین زهره و عطارد. محققان دیگر، از جمله امانوئل کانت، به این فکر کردند که آیا تأثیر گرانشی مشتری ممکن است این خلأ مداری را ایجاد کرده باشد. در سال 1761، یوهان هاینریش لمبرت، ستاره شناس و ریاضیدان، این سوال را مطرح کرد: "و چه کسی می داند که آیا سیاراتی که از فضای وسیع بین مریخ و مشتری خارج شده اند، مفقود شده اند یا خیر؟ آیا در این صورت اجرام آسمانی و همچنین زمین نیز وجود دارد که هر چه قوی تر ضعیف تر شود و مشتری و زحل برای همیشه باشند؟"

در سال 1772، ستاره شناس آلمانی یوهان الرت بود، با ارجاع به یوهان دانیل تیتیوس، فرمولی ریاضی را منتشر کرد که متعاقباً قانون تیتیوس-بود نامیده شد. این قانون ظاهراً فواصل مداری سیارات شناخته شده در آن زمان را پیش بینی می کرد، به استثنای یک فضای خالی غیرقابل توضیح بین مریخ و مشتری. این فرمول وجود یک سیاره اضافی با شعاع مداری تقریبی 2.8 واحد نجومی (AU)، معادل 420 میلیون کیلومتر، از خورشید را پیش بینی کرد. قانون تیتیوس-بود پس از کشف اورانوس در سال 1781 توسط ویلیام هرشل، که در فاصله ای مطابق با پیش بینی قانون برای سیاره ای فراتر از زحل یافت شد، اعتبار بیشتری به دست آورد. در سال 1800، گروهی به رهبری فرانتس زاور فون زاک، سردبیر مجله نجومی آلمانی مطالب ماهانه، درخواست هایی را به بیست و چهار ستاره شناس باتجربه فرستاد که او آنها را "پلیس آسمانی" نامید. این درخواست ها آنها را ترغیب کرد تا در جستجوی سیستماتیک برای سیاره مورد انتظار همکاری کنند. در حالی که این گروه در نهایت سرس را کشف نکردند، سپس سیارک‌های پالاس، جونو و وستا را شناسایی کردند.

جوزپه پیاتزی، کشیش کاتولیک وابسته به آکادمی پالرمو در سیسیل، از جمله ستاره شناسانی بود که برای جستجوی آسمانی انتخاب شدند. پیاتزی قبل از دعوتش برای پیوستن به این گروه، به طور مستقل سرس را در 1 ژانویه 1801 کشف کرد. هدف اولیه او یافتن "ستاره 87 از فهرست ستارگان زودیاک آقای لا کایل" بود، اما او در عوض یک شی را مشاهده کرد که "پیش از آن یکی دیگر". این موجود متحرک و ستاره مانند که در ابتدا یک دنباله دار فرض می شد، سرس بود. پیاتزی بیست و چهار مشاهده از سرس انجام داد که در 11 فوریه 1801، زمانی که کار او به دلیل بیماری متوقف شد، به پایان رسید. او رسماً کشف خود را در 24 ژانویه 1801 از طریق مکاتبه با دو همکار: بارنابا اوریانی از میلان و بود در برلین اعلام کرد. پیاتزی خاطرنشان کرد، اگرچه او آن را به عنوان یک دنباله دار توصیف کرد، "از آنجایی که حرکت آن بسیار کند و نسبتاً یکنواخت است، چندین بار به ذهن من رسیده است که ممکن است چیزی بهتر از یک دنباله دار باشد." در ماه آوریل، پیاتزی مشاهدات جامع خود را به اوریان، بود، و ستاره شناس فرانسوی ژروم لالاند فرستاد. این یافته‌ها متعاقباً در نسخه سپتامبر 1801 Monatliche Correspondenz منتشر شد.

بعد از آن، موقعیت ظاهری سرس، عمدتاً تحت‌تاثیر بیش از حد حرکت خورشید، یا تحت تأثیر قرار گرفتن بیش از حد زمین، تغییر کرده بود. خیره کننده برای ستاره شناسان دیگر برای تایید مشاهدات اولیه پیاتزی. اگرچه انتظار می رفت سرس در پایان سال دوباره ظاهر شود، اما پیش بینی دقیق مکان آن پس از چنین دوره طولانی چالش برانگیز بود. کارل فردریش گاوس، ریاضیدان بیست و چهار ساله، برای تسهیل بازیابی سرس، یک روش موثر تعیین مداری ابداع کرد. در عرض چند هفته، او با موفقیت مسیر سرس را پیش‌بینی کرد و محاسبات خود را به فون زاک ارسال کرد. در 31 دسامبر 1801، فون زاک، همراه با هاینریش دبلیو ام. اولبرز، سرس را در مجاورت مختصات پیش بینی شده قرار دادند و اقدام به مستندسازی موقعیت آن کردند. سرس که در فاصله 2.8 واحد نجومی از خورشید قرار دارد، ظاهراً کاملاً با قانون تیتیوس-بود مطابقت دارد. با این حال، کشف بعدی نپتون در سال 1846، که هشت واحد نجومی را نزدیک‌تر از آنچه قانون پیش‌بینی می‌کرد، پیدا کرد، اکثر ستاره‌شناسان را به این نتیجه رساند که قانون تیتیوس-بود صرفاً یک تصادف است.

مشاهدات نجومی اولیه فقط یک تخمین مرتبه‌ای برای سرس ارائه می‌کردند. در سال 1802، هرشل قطر آن را 260 کیلومتر (160 مایل) دست کم گرفت، در حالی که در سال 1811، ستاره شناس آلمانی یوهان هیرونیموس شروتر به طور قابل توجهی آن را در 2613 کیلومتر (1624 مایل) بیش از حد تخمین زد. در دهه 1970، استفاده از نورسنجی مادون قرمز اندازه گیری های آلبدوی دقیق تری را تسهیل کرد و به قطر سرس اجازه داد تا ده درصد از مقدار واقعی آن یعنی 939 کیلومتر (583 مایل) تعیین شود.

نامگذاری و نماد

پیاتزی در ابتدا نام سرس فردیناندا را برای کشف خود پیشنهاد کرد. جزء سرس الهه کشاورزی رومی را گرامی می داشت که معبد اولیه و محل اقامت زمینی او در سیسیل واقع شده بود. افزودن فردیناندئا به منظور قدردانی از حاکم و نیکوکار پیاتزی، پادشاه فردیناند سوم سیسیل بود. با این حال، قسمت آخر نام برای سایر ملل غیرقابل قبول بود و متعاقبا حذف شد. قبل از رصد مجدد موفقیت آمیز فون زاک از سرس در دسامبر 1801، خود فون زاک از جسم آسمانی به عنوان هرا یاد می کرد، در حالی که بود آن را جونو نامید. این نام‌های جایگزین در آلمان، علی‌رغم مخالفت‌های پیاتزی، قبل از تایید قطعی وجود شی، مورد توجه قرار گرفتند. پس از تایید، ستاره شناسان در نهایت نام اصلی پیاتزی را پذیرفتند.

مشتقات صفت سرس شامل سریر و سریر است که هر دو به صورت . عنصر خاکی کمیاب سریم که در سال 1803 شناسایی شد، متعاقباً به افتخار سرس نامگذاری شد.

نماد تاریخی نجومی سرس که در زمینه‌های نجومی باقی می‌ماند، یک داسی است، ⟨⚳⟩. این نشان، یک ویژگی کلاسیک الهه سرس، به طور مستقل توسط فون زاک و بود در سال 1802 پیشنهاد شد. طراحی آن شباهتی به نماد سیاره‌ای زهره، ⟨♀⟩ (دایره‌ای که توسط یک صلیب کوچک بر آن پوشانده شده است) دارد، اما دارای یک ناپیوستگی در دایره است. چندین تغییر گرافیکی جزئی وجود داشت، از جمله یک شکل معکوس که به صورت «C» (حرف اولیه سرس) همراه با علامت مثبت ارائه شده است. نماد سیارکی استاندارد شده، یک دیسک شماره‌دار مانند ①، در سال 1867 معرفی شد و به سرعت به نماد متعارف تبدیل شد.

دسته بندی

طبقه بندی سرس دستخوش بازنگری های متعددی شده است و موضوع بحث های قابل توجهی بوده است. به عنوان مثال، بود، سرس را به عنوان "سیاره گم شده" معرفی کرد که به نظر او بین مریخ و مشتری زندگی می کند. در نتیجه، سرس به عنوان یک نماد سیاره ای اختصاص یافت و نام خود را به عنوان یک سیاره در متون و جداول نجومی در کنار پالاس، جونو و وستا برای بیش از پنجاه سال حفظ کرد.

از آنجایی که اجرام بیشتری در مجاورت سرس شناسایی شدند، اخترشناسان شروع به این فرض کردند که این اجرام عضو اولیه یک کلاس جدید از اجرام آسمانی است. پس از کشف پالاس در سال 1802، هرشل اصطلاح سیارک ("ستاره مانند") را برای این موجودات معرفی کرد و مشاهده کرد که "آنها به قدری شبیه ستارگان کوچک هستند که به سختی می توان آنها را از آنها متمایز کرد، حتی با تلسکوپ های بسیار خوب". در سال 1852، یوهان فرانتس انکه، با انتشار در نجوم برلینر جهربوخ، سیستم سنتی تخصیص نمادهای سیاره ای را برای این اجرام جدید بیش از حد دست و پا گیر اعلام کرد. او متعاقباً روش جدیدی را اجرا کرد که شامل پیشوند نام آنها با اعداد بر اساس دنباله کشف آنها بود. این سیستم شماره گذاری در ابتدا پنجمین سیارک، 5 Astraea را به عنوان شماره 1 تعیین کرد. با این حال، در سال 1867، سرس در این چارچوب جدید گنجانده شد و به طور رسمی 1 سرس را تعیین کرد.

در دهه 1860، علیرغم عدم وجود تعریف دقیق برای اصطلاح "سیاره"، اجماع بین ستاره شناسان در مورد تمایز اساسی بین سیارات اصلی و سیارک هایی مانند سرس به وجود آمد. در طول دهه 1950، جامعه علمی تا حد زیادی طبقه بندی بیشتر سیارک ها را به عنوان سیارات متوقف کرد. با این وجود، سرس گهگاه به دلیل پیچیدگی ژئوفیزیکی خود که شبیه سیارات بود، وضعیت سیاره ای خود را حفظ می کرد. متعاقباً، در سال 2006، گفتمان پیرامون پلوتو، درخواست‌هایی را برای تعریف رسمی «سیاره» برانگیخت که منجر به طبقه‌بندی مجدد بالقوه سرس و حتی بازگرداندن احتمالی آن به عنوان یک سیاره شد. پیشنهادی که به اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU)، مرجع جهانی ناظر بر نام‌گذاری و طبقه‌بندی نجومی، ارائه شد، سیاره را به‌عنوان یک جرم آسمانی تعریف می‌کند که (الف) دارای جرم کافی برای گرانش خود برای غلبه بر نیروهای جسم صلب است، به طوری که تعادل هیدرواستاتیکی (تقریباً ستاره‌ای) و نه ستاره‌ای (تقریباً گرد) و نه ستاره‌ای (تقریباً گرد) و (به دور ستاره) است و جرم کافی برای خود گرانشی دارد. سیاره". اگر این قطعنامه تصویب می شد، سرس به عنوان پنجمین سیاره از خورشید تعیین می شد. با این حال، در 24 آگوست 2006، مجمع یک معیار اضافی را در نظر گرفت: یک سیاره باید "محله اطراف مدار خود را پاک کرده باشد". سرس نمی تواند این تعریف اصلاح شده را برآورده کند زیرا از نظر گرانشی بر مسیر مداری خود تسلط ندارد. این منطقه با هزاران سیارک دیگر در کمربند سیارکی مشترک است که تنها تقریباً چهل درصد از کل جرم کمربند را شامل می شود. اجرام آسمانی که تعریف اولیه پیشنهادی را برآورده می کردند، اما الزامات بعدی را برآورده نمی کردند، مانند سرس، در نتیجه به عنوان سیارات کوتوله طبقه بندی شدند. علیرغم این طبقه بندی رسمی، زمین شناسان سیاره ای اغلب این تعریف را نادیده می گیرند و همچنان سرس را یک سیاره می دانند.

سرس رسماً به عنوان یک سیاره کوتوله و یک سیارک طبقه بندی می شود. بر اساس یک صفحه وب ناسا، وستا، که دومین جرم بزرگ در کمربند سیارکی است، دارای تمایز به عنوان بزرگترین سیارک است. IAU موضع مبهم در این مورد حفظ کرده است. با این حال، مرکز سیاره کوچک آن، نهادی که مسئول فهرست نویسی چنین اجرام آسمانی است، تصدیق می کند که سیارات کوتوله می توانند دارای نام های دوگانه باشند. علاوه بر این، IAU / USGS / NASA Gazetteer سرس را هم به عنوان یک سیارک و هم یک سیاره کوتوله طبقه بندی می کند.

مدار

سرس از مداری می‌گذرد که بین مریخ و مشتری، تقریباً در ناحیه مرکزی کمربند سیارک‌ها قرار دارد، و هر 4.6 سال زمینی یک دوره مداری را تکمیل می‌کند. در مقایسه با سایر سیارات و سیارات کوتوله، صفحه مداری سرس نسبت به زمین تمایل متوسطی دارد، با شیب (i) 10.6 درجه. این در تضاد با 7 درجه عطارد و 17 درجه پلوتون است. علاوه بر این، مدار آن کمی بیضوی است و دارای گریز از مرکز (e) 0.08 است که با گریز از مرکز مریخ 0.09 قابل مقایسه است.

سرس به هیچ خانواده سیارکی شناخته شده وابسته نیست، مشخصه ای که احتمالاً به محتوای محتوای آن نسبت داده می شود. اجرام کوچکتر آسمانی با ترکیب مشابه به طور کامل در طول عمر منظومه شمسی تصعید شده اند. پیش از این، سرس به عنوان یکی از اجزای خانواده Gefion فرض شده بود که اعضای آن عناصر مداری مناسب قابل مقایسه ای را نشان می دهند، که نشان دهنده منشأ مشترک از برخورد سیارک گذشته است. با این حال، تحقیقات بعدی نشان داد که سرس دارای ترکیبی متمایز از خانواده Gefion است. در نتیجه، اکنون به عنوان یک متقابل در نظر گرفته می شود، که عناصر مداری مشابهی را نشان می دهد، اما فاقد یک پیدایش مشترک است.

رزونانس ها

به دلیل جرم‌های کوچک و جدایی‌های فضایی قابل‌توجه، اجرام درون کمربند سیارک‌ها به ندرت تشدید گرانشی با یکدیگر ایجاد می‌کنند. با وجود این، سرس دارای ظرفیت جذب گرانشی دیگر سیارک‌ها در رزونانس‌های گذرا 1:1 است و به‌طور مؤثر آنها را به تروجان‌های موقت تبدیل می‌کند. این دوره های ضبط می تواند از چند صد هزار تا بیش از دو میلیون سال متغیر باشد. 50 مورد از این قبیل تروجان های موقت در ارتباط با سرس شناسایی شده اند. سرس همچنین نزدیکی به رزونانس مداری متوسط ​​حرکتی 1:1 با پالاس را نشان می‌دهد، با دوره‌های مداری مناسب آنها تنها 0.2٪ متفاوت است. با این حال، این نزدیکی برای ایجاد اثرات قابل توجه در بازه های زمانی نجومی کافی نیست.

چرخش و شیب محوری

سرس یک دوره چرخشی، معروف به روز سرری، 9 ساعت و 4 دقیقه را نشان می‌دهد که دهانه استوایی کوچک Kait به عنوان نصف النهار اصلی آن تعیین شده است. با شیب محوری 4 درجه، سرس دارای مناطق قطبی است که دارای دهانه های دائمی سایه دار است. پیش بینی می شود که این دهانه ها به عنوان تله های سرد عمل کنند و تجمع طولانی مدت یخ آب را تسهیل کنند، پدیده ای که هم در ماه و هم در عطارد مشاهده می شود. پیش‌بینی می‌شود که تقریباً 0.14 درصد از مولکول‌های آب ساطع شده از سطح در این تله‌ها مستقر شوند و معمولاً قبل از فرار یا گرفتار شدن در دام دائمی، سه پرش را پشت سر می‌گذارند.

مشاهدات Dawn، فضاپیمای افتتاحیه‌ای که به دور سرس می‌چرخد، جهت‌گیری قطب شمال را در ساعت 19 تعیین کرد. 25 دقیقه و 40.3 ثانیه (291.418 درجه) و انحراف +66 درجه و 45 دقیقه 50 اینچ (تقریباً 1.5 درجه از دلتا دراکونیس)، که شیب محوری 4 درجه را تأیید می کند. در نتیجه، سرس در حال حاضر حداقل تا بدون تغییرات طولی در طول سه میلیون سال تغییرات طولی فصلی گذشته را تجربه می کند. اعمال شده توسط مشتری و زحل باعث ایجاد نوسانات چرخه‌ای در شیب محوری سرس شده‌اند که بین دو تا بیست درجه تغییر می‌کند، این نشان می‌دهد که تغییرات فصلی قابل توجهی در تابش خورشیدی به‌طور تاریخی رخ داده است، با تخمین زده می‌شود که دوره اخیر چنین فعالیتی 14000 سال پیش در طول این دوره‌ها در نظر گرفته شده است مکان‌های احتمالی برای نگه‌داری یخ آب، ناشی از فوران‌ها یا برخوردهای دنباله‌دار در طول تاریخ منظومه شمسی.

زمین شناسی

سرس بزرگترین سیارک در کمربند اصلی سیارک ها را نشان می دهد. این سیارک به دلیل وجود مواد معدنی رسی به عنوان یک سیارک نوع C یا کربن دار و علاوه بر آن به عنوان یک سیارک نوع G طبقه بندی می شود. ترکیب آن شباهت دارد، اگرچه مطابقت دقیقی با شهاب سنگ های کندریتی کربن دار ندارد. از نظر مورفولوژیکی، این یک کروی پهن است که با قطر استوایی 8٪ بیشتر از قطر قطبی آن مشخص می شود. داده های بدست آمده توسط فضاپیمای Dawn نشان دهنده قطر متوسط 939.4 کیلومتر (583.7 مایل) و جرم 9.38×10²⁰ کیلوگرم است. این اندازه‌گیری‌ها چگالی 2.16 g/cm§1314§ را به دست می‌دهند، که نشان می‌دهد تقریباً یک چهارم جرم کل آن از یخ آب تشکیل شده است. جرم کل تخمینی (2394±5)×10¹⁸ کیلوگرم، دارای §1011§+§1314§⁄§1516§ برابر جرم وستا، بزرگترین سیارک بعدی. با این حال، جرم آن فقط §1920§⁄78 جرم ماه است، و گرانش سطح آن اندازه گیری می کند §2526§⁄35 گرانش زمین (§31 از ماه). در حالی که سرس به تعادل هیدرواستاتیک نزدیک می شود، انحرافات خاصی را از شکل تعادل ایده آل نشان می دهد که هنوز توضیح داده نشده است. نکته قابل توجه، سرس تنها سیاره کوتوله شناخته شده با دوره مداری کوتاهتر از سیاره نپتون است. مدل‌سازی محاسباتی نشان می‌دهد که ماده سنگی سرس تا حدی متمایز است و به طور بالقوه حاوی یک هسته کوچک است. با این حال، داده‌های موجود نیز با ترکیبی که شامل گوشته‌ای از سیلیکات‌های هیدراته و بدون هسته مجزا است، سازگار است. به دلیل عدم وجود مغناطیس سنج در سپیده دم، وجود میدان مغناطیسی در سرس تایید نشده باقی می ماند، اگرچه به طور کلی فرض بر این است که وجود ندارد. تمایز داخلی سرس ممکن است به فقدان یک ماهواره طبیعی مرتبط باشد، زیرا تصور می‌شود که ماهواره‌های سیارک‌های کمربند اصلی عمدتاً از اختلال برخورد منشأ می‌گیرند، که معمولاً منجر به ساختاری تمایز نیافته و توده‌های آوار می‌شود.

سطح

ترکیب

در سطح جهان، ترکیب سطحی سرس همگن است که با فراوانی کربنات‌ها و فیلوسیلیکات‌های آمونیه مشخص می‌شود که شواهدی از دگرسانی آبی را نشان می‌دهند. با این حال، غلظت یخ آب در داخل سنگ سنگی تنوع عرضی را نشان می‌دهد که از تقریباً 10 درصد در مناطق قطبی تا شرایط خشک‌تر یا حتی بدون یخ در نزدیکی خط استوا متغیر است.

تحقیقات انجام‌شده با تلسکوپ فضایی هابل، گرافیت، دی اکسید گوگرد و سطح سولفور سرف را شناسایی کرده است. وجود گرافیت به فرآیندهای هوازدگی فضا که بر نواحی سطح قدیمی سرس تأثیر می گذارد نسبت داده می شود. برعکس، گوگرد و دی اکسید گوگرد تحت شرایط محیطی سرریان فرار هستند و معمولاً یا به سرعت تصعید می‌شوند یا در تله‌های سرد انباشته می‌شوند، در نتیجه نشان‌دهنده ارتباط با فعالیت‌های زمین‌شناسی نسبتاً اخیر است.

ترکیبات آلی در دهانه Ernutet شناسایی شده‌اند، با یازده منطقه دیگر که ویژگی‌های مطابق با حضور خود را نشان می‌دهند. سطح نزدیک سرس به طور قابل توجهی غنی از کربن است و تقریباً 20٪ از جرم آن را تشکیل می دهد. این غلظت کربن به طور قابل‌توجهی بیش از پنج ضریب از آن چیزی است که در شهاب‌سنگ‌های کندریتی کربنی آنالیز شده روی زمین یافت می‌شود. شواهد نشان می دهد که کربن سطحی با محصولات برهمکنش سنگ و آب، از جمله خاک رس، مخلوط شده است. این ترکیب شیمیایی حاکی از آن است که سرس در یک محیط منجمد، به طور بالقوه فراتر از مدار مشتری، منشأ گرفته و از مواد فوق‌العاده غنی از کربن در حضور آب انباشته شده است، در نتیجه شرایطی را برای شیمی آلی ایجاد می‌کند.

دهانه های برخوردی

مشاهدات Dawn نشان داده است که سرس دارای یک سطح دهانه شدید است، البته با فراوانی دهانه‌های بزرگ کمتر از حد انتظار. مدل‌های پیش‌بینی، که از دینامیک شکل‌گیری کمربند سیارک‌های معاصر به دست می‌آیند، تخمین زده بودند که سرس باید بین ده تا پانزده دهانه با قطر بیش از 400 کیلومتر (250 مایل) میزبانی کند. بزرگ‌ترین سازه ضربه‌ای تایید شده در سرس، حوضه کروان، 284 کیلومتر (176 مایل) عرض دارد. این اختلاف به طور قابل قبولی به شل شدن چسبناک پوسته نسبت داده می‌شود، که به تدریج ویژگی‌های برخورد بزرگ‌تر را در طول زمان مسطح می‌کند.

منطقه قطبی شمالی سرس در مقایسه با همتای استوایی خود حفره‌های بسیار بیشتری را نشان می‌دهد، با ناحیه استوایی شرقی که به‌ویژه دهانه پراکنده به نظر می‌رسد. توزیع اندازه-فرکانس مشاهده‌شده دهانه‌ها از بیست تا صد کیلومتر (10 تا 60 مایل) با منشأ در طی بمباران سنگین اواخر همسو می‌شود. دهانه‌هایی که در خارج از مناطق قطبی باستانی واقع شده‌اند، احتمالاً در اثر فعالیت‌های سرمایشی اولیه از بین رفته‌اند. علاوه بر این، سه حوضه گسترده و کم عمق (planitiae) با لبه های فرسایش یافته به عنوان دهانه های برخوردی بسیار تخریب شده تفسیر می شوند. وندیمیا پلانیتیا، بزرگترین آنها با 800 کیلومتر (500 مایل) قطر، نمایانگر گسترده ترین ویژگی جغرافیایی منحصر به فرد در سرس است. دو تا از این سه حوضه غلظت آمونیوم بالا را نشان می دهند.

ماموریت سپیده 4423 تخته سنگ با قطر بیش از 105 متر (344 فوت) را در سطح سرس شناسایی کرد. فرض بر این است که این ویژگی‌ها از رویدادهای برخوردی منشأ گرفته‌اند و معمولاً در داخل یا مجاور دهانه‌ها قرار دارند، اگرچه هر دهانه‌ای میزبان چنین تخته سنگ‌هایی نیست. تعداد بیشتری از تخته سنگ های بزرگ در عرض های جغرافیایی بالاتر مشاهده می شود. تخته سنگ های سرزین ویژگی های شکننده ای از خود نشان می دهند و تحت تخریب سریع قرار می گیرند، عمدتاً به دلیل تنش حرارتی - ناشی از نوسانات قابل توجه دمای سطح در سپیده دم و غروب - و ضربه های شهاب سنگی. حداکثر سن تخمینی آنها 150 میلیون سال است که به طور قابل توجهی کوتاهتر از طول عمر سنگهای موجود در وستا است.

ویژگی های تکتونیکی

در حالی که سرس تکتونیک صفحه‌ای را نشان نمی‌دهد و بیشتر ویژگی‌های سطحی آن به رویدادهای ضربه‌ای یا فرآیندهای کریوولکانیک نسبت داده می‌شود، چندین ساختار بالقوه تکتونیکی به‌ویژه در نیمکره شرقی آن به طور موقت شناسایی شده‌اند. Samhain Catenae، که شکستگی‌های خطی در مقیاس کیلومتری روی سطح سرزین هستند، هیچ ارتباط قابل‌توجهی با ضربه‌ها نشان نمی‌دهند. در عوض، آنها بیشتر شبیه زنجیره های دهانه گودال هستند، که مورفولوژی نشان دهنده گسل های عادی زیرین است. علاوه بر این، دهانه‌های خاصی در سرس طبقات کم عمق و شکسته را نشان می‌دهند که مطابق با نفوذ کرایوماگما است.

کریوولکانیسم

سرس دارای یک کوه برجسته منحصر به فرد به نام آهونا مونس است که به عنوان آتشفشان سرما تعبیر می شود. دهانه پراکنده آن حداکثر سن 240 میلیون سال را نشان می دهد. میدان گرانشی نسبتاً قوی مرتبط با آهونا مونس حاکی از چگالی بالایی است که نشان‌دهنده ترکیبی غنی‌تر از سنگ نسبت به یخ است. تشکیل آن به احتمال زیاد به صعود دیاپیری یک دوغاب متشکل از آب نمک و ذرات سیلیکات از گوشته بالایی نسبت داده می شود. این ویژگی تقریباً پادپای حوضه کروان است. فرض بر این است که انرژی لرزه‌ای تولید شده توسط برخورد تشکیل‌دهنده کروان ممکن است در طرف مقابل سرس همگرا شده باشد، که باعث شکستگی در لایه‌های پوسته بیرونی و شروع اکستروژن کرایوماگما با ویسکوزیته بالا - که به عنوان یخ آب گل‌آلود که توسط محتوای نمک آن پلاستیک شده است - بر روی سطح ایجاد شده است. حوضه کروان خود نیز شواهدی از اثرات آب مایع را نشان می‌دهد که ناشی از ذوب شدن یخ‌های زیرسطحی ناشی از ضربه است.

یک شبیه‌سازی رایانه‌ای در سال 2018 نشان می‌دهد که آتشفشان‌های منجمد روی سرس، پس از شکل‌گیری، در طی چند صد میلیون سال به دلیل شل شدن چسبناک دچار رکود می‌شوند. محققان ۲۲ ویژگی سطحی را به‌عنوان نامزدهای قانع‌کننده برای آتشفشان‌های منجمد که در سرس دچار آرامش چسبناک شده‌اند، شناسایی کردند. یامور مونس، قله ای باستانی که با دهانه های برخوردی مشخص شده است، با وجود سن بسیار بیشتر، شباهتی به مونس آهونا دارد. این شباهت به موقعیت آن در ناحیه قطبی شمالی سرس نسبت داده می شود، جایی که دمای سردتر از شل شدن چسبناک پوسته جلوگیری می کند. مدل‌ها پیشنهاد می‌کنند که در طول میلیارد سال گذشته، سرس تقریباً هر پنجاه میلیون سال یک آتشفشان منجمد را تجربه کرده است. این فوران ها ممکن است با حوضه های برخورد باستانی مرتبط باشند، اما توزیع آنها در سرس یکنواخت نیست. این مدل همچنین نشان می‌دهد که برخلاف مشاهدات در آهونا مونس، انجماد آتشفشان‌های سرری باید از موادی با چگالی کمتر از مواد متوسط ​​پوسته سرس تشکیل شده باشد. در غیر این صورت، آرامش ویسکوزیته مشاهده شده ممکن نخواهد بود.

نسبت شگفت‌آور بالای دهانه‌های سرس دارای گودال‌های مرکزی هستند که به طور بالقوه ناشی از فرآیندهای کرایوولکانیک هستند، در حالی که سایرین قله‌های مرکزی را نشان می‌دهند. صدها نقطه روشن، که Faculae نامیده می‌شوند، توسط سپیده دم مشاهده شده‌اند که درخشان‌ترین آنها در دهانه Occator با عرض 80 کیلومتر (50 مایل) قرار دارد. نقطه روشن برجسته در مرکز Occator به نام Cerealia Facula است و خوشه ای از نقاط روشن که در شرق آن قرار دارد Vinalia Faculae نام دارد. دهانه Occator شامل یک گودال به عرض 9-10 کیلومتر است که تا حدی توسط یک گنبد مرکزی اشغال شده است. این گنبد متعاقب گنبدها شکل گرفته و احتمالاً به انجماد یک مخزن زیرزمینی، مشابه پینگوهای موجود در مناطق قطبی زمین نسبت داده می شود. ظهور دوره‌ای یک مه در بالای Cerealia این فرضیه را تأیید می‌کند که نقاط روشن در اثر فرآیندی شامل خروج گاز یا تصعید یخ تشکیل شده‌اند. در مارس 2016، Dawn به طور قطعی یخ آب را در سطح سرس در دهانه Oxo شناسایی کرد.

در 9 دسامبر 2015، دانشمندان ناسا گزارش دادند که نقاط روشن روی سرس ممکن است از نوعی نمک مشتق شده از آب نمک تبخیر شده، به ویژه هگزا هیدرات سولفات منیزیم (MgSO₄·6H₂O) منشاء گرفته شود. این لکه ها در ارتباط با خاک رس های غنی از آمونیاک نیز مشاهده شد. در سال 2017، طیف های نزدیک به مادون قرمز این مناطق درخشان گزارش شد که با وجود مقادیر قابل توجهی کربنات سدیم سازگار است (Na
§10_11§CO
§1920§) و مقادیر کمتری کلرید آمونیوم (NH
§3031§Cl) یا بی کربنات آمونیوم (NH
§4142§HCO
§5051§). پیشنهاد شده است که این مواد از تبلور آب نمک هایی که به سطح بالا می روند منشاء گرفته اند. در آگوست 2020، ناسا سرس را به عنوان یک جرم آسمانی غنی از آب تأیید کرد که دارای یک مخزن آب نمک عمیق است که در مکان‌های متعددی به سطح نفوذ کرده و "نقاط روشن" از جمله موارد مشاهده شده در دهانه Occator را ایجاد کرده است.

ساختار داخلی

فرایندهای زمین‌شناسی فعال سرس عمدتاً با حضور یخ و آب نمک هدایت می‌شوند. تخمین زده می شود که آب شسته شده از سنگ دارای شوری تقریباً 5٪ باشد. به طور کلی، سرس تقریباً 50 درصد حجم آب (در مقایسه با 0.1 درصد زمین) و 73 درصد سنگ بر حسب جرم دارد.

بزرگ‌ترین دهانه‌های سرس، با عمق چند کیلومتری، با وجود سطحی کم‌عمق غنی از یخ سازگار نیستند. حفظ دهانه هایی با قطر نزدیک به 300 کیلومتر (200 مایل) در سطح آن نشان می دهد که خارجی ترین لایه سرس تقریباً 1000 برابر قوی تر از یخ آب است. این مشاهدات با ترکیبی متشکل از سیلیکات‌ها، نمک‌های هیدراته، و کلترات‌های متان، با یخ آب که بیش از 30 درصد حجمی را تشکیل نمی‌دهد، همراستا است.

اندازه‌گیری‌های گرانش به‌دست‌آمده از Dawn منجر به توسعه سه مدل رقابتی شده است که ساختار داخلی سرس را توصیف می‌کنند. بر اساس مدل سه لایه، سرس دارای یک پوسته بیرونی به ضخامت 40 کیلومتر (25 مایل) است که از یخ، نمک و مواد معدنی هیدراته و یک "جبه" درونی سنگ هیدراته مانند خاک رس تشکیل شده است. این لایه ها توسط یک لایه ضخیم 60 کیلومتری (37 مایلی) متشکل از مخلوط گل آلود نمک و سنگ از هم جدا می شوند. در حالی که هنوز مشخص نیست که داخل عمیق سرس حاوی مایع است یا یک هسته متراکم و غنی از فلز، چگالی مرکزی پایین آن حاکی از حفظ بالقوه تقریباً 10 درصد تخلخل است. یک مطالعه خاص تراکم هسته و گوشته/پوسته ترکیبی را به ترتیب 2.46-2.90 g/cm³ و 1.68-1.95 g/cm³ تخمین زد، با ضخامت گوشته و پوسته در مجموع 70-10 مایل (4-10) کیلومتر. تنها کم آبی جزئی یا بیرون راندن یخ از هسته پیش بینی می شود، اگرچه چگالی بالای گوشته نسبت به یخ آب نشان دهنده غنی شدن آن در سیلیکات ها و نمک ها است. در نتیجه، هسته (در صورت وجود)، گوشته و پوسته همه از سنگ و یخ تشکیل شده‌اند، البته به نسبت‌های متفاوت.

ترکیب کانی‌شناسی سرس تنها برای بیرونی‌ترین 100 کیلومتر (60 مایل) آن از طریق روش‌های غیرمستقیم قابل تشخیص است. این پوسته بیرونی جامد، تقریباً 40 کیلومتر (25 مایل) ضخامت دارد و از ترکیبی از یخ، نمک های مختلف و مواد معدنی هیدراته تشکیل شده است. در زیر این پوسته لایه ای قرار دارد که به طور بالقوه حاوی مقدار کمی آب نمک است که تا حداقل عمق مربوط به حد تشخیص ۱۰۰ کیلومتر (۶۰ مایل) گسترش می یابد. در زیر، گوشته ای که عمدتاً از سنگ های هیدراته مانند خاک رس تشکیل شده است، فرضیه وجود دارد.

یک مدل ساختاری دو لایه مشخص نشان می‌دهد که سرس از هسته‌ای عمدتاً از کندرول‌ها و گوشته‌ای متشکل از مخلوطی از یخ و ذرات جامد در ابعاد میکرون تشکیل شده است که اغلب به عنوان "گل" شناخته می‌شود. تصعید یخ سطحی می تواند منجر به لایه ای باقیمانده از ذرات هیدراته شود که به طور بالقوه به ضخامت بیست متر می رسد. داده‌های مشاهده‌شده با طیف وسیعی از گستره‌های تمایز سازگار است، از یک هسته قابل توجه 360 کیلومتر (220 مایل) متشکل از 75 درصد کندرول‌ها و 25 درصد ذرات، که توسط گوشته‌ای از 75 درصد یخ و 25 درصد ذرات، تا یک هسته کوچک‌تر 85 مایلی که تقریباً 5 مایل آن را احاطه کرده است، متفاوت است. گوشته ای از 30 درصد یخ و 70 درصد ذرات. در سناریوهایی که دارای یک هسته بزرگ هستند، پیش‌بینی می‌شود که رابط هسته و گوشته دارای انرژی حرارتی کافی برای حفظ پاکت‌های آب نمک موضعی باشد. برعکس، اگر هسته کوچک باشد، انتظار می رود که گوشته حالت مایع خود را در عمق 110 کیلومتری (68 مایلی) حفظ کند. تحت شرایط اخیر، یخ زدن 2 درصدی این مخزن مایع می‌تواند فشرده‌سازی کافی را برای به حرکت درآوردن مقداری سیال به سطح ایجاد کند و در نتیجه فعالیت سرمایشی را آغاز کند.

یک مدل دو لایه جایگزین پیشنهاد می‌کند که سرس تحت تمایز نسبی قرار گرفته و منجر به ایجاد پوسته‌ای غنی از فرار از پوسته‌های سیلی‌ای که بیش از حد یک انسان هیدراته شده است. چگالی بالقوه برای پوسته و گوشته را می توان با در نظر گرفتن ویژگی های شهاب سنگ هایی که فرض می شود سرس را تحت تاثیر قرار داده اند به دست آورد. با فرض ترکیبات مشابه با شهاب سنگ های کلاس CI (چگالی 2.46 g/cm³)، پوسته تقریباً 70 کیلومتر (40 مایل) ضخامت و چگالی 1.68 g/cm³ خواهد داشت. برعکس، اگر شهاب‌سنگ‌های کلاس CM (تراکم 2.9 g/cm§45§) در نظر گرفته شوند، پوسته به ضخامت تقریباً 190 کیلومتر (120 مایل) گسترش می‌یابد و چگالی آن 1.9 g/cm§67§ است. رویکردهای مدل‌سازی بهینه، پوسته‌ای به ضخامت تقریباً 40 کیلومتر (25 مایل) با چگالی تقریبی 1.25 g/cm§89§، در کنار چگالی گوشته/هسته تقریباً 2.4 g/cm§1011§ را نشان می‌دهد.

Exosphere

در سال 2017، ماموریت سپیده دم به طور قطعی وجود یک جو بخار آب گذرا در اطراف سرس را تایید کرد. نشانه های اولیه اتمسفر در اوایل سال 2014 ظاهر شد، زمانی که رصدخانه فضایی هرشل منابع محلی بخار آب در عرض جغرافیایی متوسط ​​را در سرس شناسایی کرد که هر کدام بیش از 60 کیلومتر (40 مایل) قطر ندارند و تقریباً 10²⁶ کیلوگرم آب در هر ثانیه منتشر می کنند. رصدخانه W. M. Keck دو منطقه منبع آینده نگر به نام‌های Piazzi (123 درجه شرقی، 21 درجه شمالی) و منطقه A (231 درجه شرقی، 23 درجه شمالی) را به‌عنوان مناطق تاریک در طیف نزدیک به فروسرخ تجسم کرد، با منطقه A علاوه بر این، یک ویژگی مرکزی روشن را نشان می‌دهد. مکانیسم‌های بالقوه‌ای که به انتشار بخار کمک می‌کنند عبارتند از تصعید تقریباً 0.6 کیلومتر §89§ (0.2 مایل مربع) یخ سطحی در معرض، فوران‌های کریوولکانیک ناشی از گرمایش داخلی پرتوزا، یا فشار اقیانوس زیرسطحی ناشی از ضخیم شدن لایه یخ پوشاننده. دیوید سی. جویت در سال 2015 به طور رسمی سرس را به عنوان یک سیارک فعال طبقه بندی کرد. با توجه به اینکه یخ آب سطحی ذاتاً در فواصل خورشید مرکزی زیر 5 واحد نجومی ناپایدار است، پیش بینی می شود قرار گرفتن در معرض مستقیم تابش خورشیدی باعث تصعید آن شود. انتشار پروتون ناشی از شراره های خورشیدی و پرتاب جرم تاجی (CMEs) قادر به پراکندگی تکه های یخی در معرض روی سطح است، در نتیجه یک همبستگی مثبت بین تشخیص بخار آب مشاهده شده و سطوح فعالیت خورشیدی ایجاد می کند. در حالی که یخ آب می تواند از لایه های عمیق تر سرس به سطح آن مهاجرت کند، زمان ماند آن کوتاه است. پیش‌بینی می‌شود زمانی که سرس در فاصله مداری بیشتری از خورشید قرار دارد، نرخ تصعید سطح کاهش می‌یابد، در حالی که انتظار نمی‌رود انتشارات درونی تحت تأثیر موقعیت مداری آن قرار گیرند. داده‌های محدود قبلی یک فرآیند تصعید شبیه به آنچه در دنباله‌دارها مشاهده می‌شود، نشان می‌دهد. با این حال، شواهد جمع آوری شده توسط ماموریت سپیده دم نشان می دهد که فعالیت های زمین شناسی ممکن است، حداقل تا حدی، به این پدیده کمک کند.

تحقیقات با استفاده از آشکارساز پرتو گاما و نوترون Dawn's (GRaND) ​​نشان می‌دهد که سرس الکترون‌های منشأ گرفته از باد خورشیدی را شتاب می‌دهد. فرضیه غالب بیان می کند که این الکترون ها از طریق برهم کنش بین باد خورشیدی و یک اگزوسفر بخار آب ضعیف شتاب می گیرند. در حالی که میدان‌های مغناطیسی گذرا نیز می‌توانند چنین شوک‌هایی را ایجاد کنند، این توضیح به دلیل رسانایی الکتریکی ناکافی درونی سرس، کمتر محتمل تلقی می‌شود. اگزوسفر نازک سرس به طور مداوم توسط چندین مکانیسم پر می شود: قرار گرفتن در معرض تکه های یخ آب از طریق ضربه، انتشار یخ آب از طریق پوسته یخی متخلخل، و کندوپاش پروتون در طول دوره های فعالیت خورشیدی. سرعت این انتشار بخار مستقیماً با اندازه دانه متناسب است و به طور قابل توجهی تحت تأثیر یک گوشته گرد و غبار جهانی متشکل از ذرات کل تقریباً 1 میکرونی است. بازپرداخت اگزوسفری صرفاً از طریق تصعید حداقل است، با نرخ خروجی فعلی تنها 0.003 کیلوگرم بر ثانیه ثبت شده است. مدل‌های مختلفی برای شبیه‌سازی اگزوسفر موجود، از جمله مسیر بالستیک، شبیه‌سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC)، و مدل‌های عددی کلاهک قطبی توسعه یافته‌اند. نتایج حاصل از مدل مسیر بالستیک نیمه عمر اگزوسفر آب را 7 ساعت نشان داد، در حالی که مدل DSMC نرخ خروج گاز را 6 کیلوگرم بر ثانیه پیشنهاد کرد که یک جو نازک نوری را برای چندین ده روز حفظ می کند. مدل کلاهک قطبی تشکیل کلاهک های فصلی قطبی را از تحویل آب خارجی نشان داد. حرکت مولکول‌های آب در اگزوسفر عمدتاً توسط پرش‌های بالستیک همراه با فعل و انفعالات سطحی کنترل می‌شود، اگرچه برهم‌کنش مستقیم با سنگ‌سنگ‌های سیاره‌ای کمتر شناخته شده است.

منشا و تکامل

سرس یک پیش سیاره اولیه است که 4.56 میلیارد سال پیش شکل گرفت و یکی از تنها سه جرم این چنینی در کنار پالاس و وستا را نشان می دهد که در منظومه شمسی درونی وجود دارند. سایر پیش سیاره ها یا در سیارات زمینی ادغام شدند، یا در اثر برخورد تکه تکه شدند، یا توسط مشتری به بیرون پرتاب شدند. علیرغم موقعیت فعلی سرس، ویژگی‌های ترکیبی سرس با منشأ درون کمربند سیارک‌ها همخوانی ندارد. در عوض، شواهد نشان می‌دهد که بین مدارهای مشتری و زحل تشکیل شده و متعاقباً با مهاجرت مشتری به سمت بیرون به سمت کمربند سیارکی منحرف شده است. با توجه به فراوانی بیشتر آمونیاک در آن منطقه، شناسایی نمک‌های آمونیوم در دهانه Occator از منشأ بیرونی منظومه شمسی پشتیبانی می‌کند.

توسعه زمین‌شناسی اولیه سرس منوط به منابع گرمایی موجود در طول و بلافاصله پس از تشکیل آن بود. این منابع شامل انرژی ضربه ناشی از برافزایش سیاره کوچک و فروپاشی رادیونوکلئیدها بود که به طور بالقوه شامل رادیونوکلئیدهای منقرض شده کوتاه مدت مانند آلومینیوم-26 بود. چنین انرژی حرارتی ممکن است برای تسهیل تمایز سرس به یک هسته سیاره ای سنگی و یک گوشته یخی، یا حتی یک اقیانوس آب مایع، کمی پس از پیدایش کافی بوده باشد. این اقیانوس فرضی احتمالاً پس از یخ زدن یک لایه یخی در زیر سطح باقی می گذاشت. با این حال، فقدان شواهدی برای چنین لایه‌ای، همانطور که توسط Dawn مشاهده شد، نشان می‌دهد که پوسته اولیه سرس حداقل تا حدی در اثر ضربه‌های بعدی مختل شده است، که منجر به اختلاط کامل یخ با نمک‌ها، مواد غنی از سیلیکات از کف دریای باستانی، و مواد زیرینی می‌شود که به‌طور چشمگیری از ریزش‌های غافلگیرکننده می‌آیند. نشان می دهد که آرامش چسبناک و کرایوولکانیسم ویژگی های زمین شناسی قدیمی تر را از بین برده است. علاوه بر این، وجود رس و کربنات‌ها نیاز به واکنش‌های شیمیایی دارد که در دمای بیش از 50 درجه سانتی‌گراد اتفاق می‌افتد، شرایطی که با فعالیت هیدروترمال سازگار است.

در بازه‌های زمانی زمین‌شناسی، سرس کاهش قابل‌توجهی را در فعالیت زمین‌شناسی خود تجربه کرده است، و در نتیجه سطحی عمدتاً توسط دهانه‌های برخوردی شکل گرفته است. با این وجود، داده‌های به‌دست‌آمده توسط Dawn نشان می‌دهد که فرآیندهای داخلی به شکل قابل‌توجهی سطح سرس را ادامه داده‌اند، یافته‌ای که در تضاد با پیش‌بینی‌های قبلی است که نشان می‌دهد اندازه کوچک سرس به توقف زودهنگام فعالیت‌های زمین‌شناسی داخلی منجر شده است.

قابلیت سکونت

در حالی که سرس به عنوان میزبان بالقوه حیات فرازمینی میکروبی در مقایسه با مریخ، اروپا، انسلادوس یا تیتان کمتر مورد توجه قرار می گیرد، اما دارای بزرگترین مخزن آب در میان اجرام درونی منظومه شمسی، به استثنای زمین است. علاوه بر این، سطح زیرین آن احتمالاً حاوی آب نمک است که می تواند حیات را حفظ کند. بر خلاف اروپا یا انسلادوس، سرس تحت گرمایش جزر و مدی قرار نمی گیرد. با این حال، نزدیکی آن به خورشید و وجود ایزوتوپ‌های رادیواکتیو با طول عمر کافی، امکان حفظ آب مایع زیرسطحی را برای مدت طولانی فراهم می‌کند. شناسایی از راه دور ترکیبات آلی و مشاهده آب مخلوط با 20 درصد کربن جرمی در نزدیکی سطح آن، شرایط مساعد برای شیمی آلی را نشان می دهد. در مورد عناصر بیوشیمیایی، سرس مقدار زیادی کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن را نشان می دهد. با این حال، فسفر شناسایی نشده باقی می‌ماند و گوگرد، اگرچه توسط مشاهدات UV هابل نشان داده شده است، توسط سپیده دم تأیید نشد.

مشاهده و اکتشاف

مشاهده

در طول تقابل در نزدیکی حضیض خود، سرس می تواند به قدر ظاهری 6.7+ برسد. در حالی که عموماً برای چشم غیرمسلح متوسط ​​خیلی ضعیف است، اما ممکن است در شرایط دید بهینه توسط افراد دارای دید حاد قابل تشخیص باشد. وستا تنها سیارک دیگری است که قادر به دستیابی مداوم به روشنایی قابل مقایسه است. پالاس و 7 زنبق فقط زمانی به چنین قدرهایی می رسند که به طور همزمان در مقابل و نزدیک به حضیض باشند. در طول اتصال، سرس قدر تقریبی 9.3+ را نشان می‌دهد که مربوط به کم‌نورترین اجسام قابل تشخیص با دوربین‌های 10×50 است. در نتیجه، با چنین ابزارهایی در آسمان شب به طور طبیعی تاریک و صاف در طول فاز ماه جدید قابل مشاهده است.

در 13 نوامبر 1984، اختفای ستاره BD+8°471 توسط سرس در سراسر مکزیک، فلوریدا و کارائیب مشاهده شد که اندازه‌گیری دقیق‌تر و اندازه و شکل آن را تسهیل کرد. متعاقباً، در 25 ژوئن 1995، تلسکوپ فضایی هابل تصاویر فرابنفش سرس را گرفت و به وضوح 50 کیلومتر (30 مایل) دست یافت. در سال 2002، رصدخانه W. M. Keck تصاویر مادون قرمز با وضوح 30 کیلومتر (20 مایل) را از طریق استفاده از اپتیک تطبیقی ​​به دست آورد.

قبل از ماموریت سپیده دم، شناسایی قطعی ویژگی های سطح سرس محدود بود. تصاویر فرابنفش با وضوح بالا از هابل در سال 1995 یک نقطه تاریک را بر روی سطح آن نشان داد که به طور غیررسمی به نام "پیاتزی" به نام کاشف سرس نامگذاری شد، که در ابتدا فرض بر این بود که یک دهانه است. تصاویر نور مرئی که یک چرخش کامل را ثبت می‌کنند، که توسط هابل در سال‌های 2003 و 2004 به دست آمد، یازده ویژگی سطحی قابل تشخیص را نشان می‌دهند که ویژگی‌های آنها طبقه‌بندی نشده باقی مانده است. یکی از این ویژگی‌ها با منطقه پیاتزی که قبلاً شناسایی شده بود، مرتبط بود. تصاویر مادون قرمز نزدیک، که در سراسر چرخش کامل با استفاده از اپتیک تطبیقی ​​در رصدخانه کک در سال 2012 به دست آمد، ویژگی‌های روشن و تاریکی را به تصویر می‌کشد که همزمان با سرس می‌چرخند. در این میان، دو ویژگی تاریک دایره‌ای به نظر می‌رسید که دهانه باشند. یکی یک منطقه مرکزی روشن را به نمایش گذاشت، در حالی که دیگری به عنوان ویژگی پیاتزی شناخته شد. در نهایت، ماموریت سپیده دم مشخص کرد که پیاتزی یک منطقه تاریک واقع در وندیمیا پلانیتیا، در نزدیکی دهانه دانتو، و دیگر ویژگی تاریک در داخل Hanami Planitia، در مجاورت دهانه Occator قرار دارد.

ماموریت سپیده دم

در اوایل دهه 1990، ناسا برنامه اکتشاف را ایجاد کرد که به عنوان مجموعه ای از ماموریت های علمی مقرون به صرفه تصور می شد. در سال 1996، تیم مطالعاتی برنامه پیشنهادی را برای یک ماموریت با اولویت بالا برای بررسی کمربند سیارکی با استفاده از یک فضاپیمای یونی ارائه کرد. علیرغم چالش‌های تامین مالی که تقریباً یک دهه ادامه داشت، فضاپیمای داون با موفقیت بررسی طراحی حیاتی خود را تا سال 2004 به پایان رساند.

ماموریت سپیده دم، که به عنوان کاوشگر فضایی افتتاحیه در 3 می 2011، تصویر سپیده دم از فاصله 1 کیلومتری، 0،00 کیلومتری از هدف اولیه خود را ثبت کرد. (750000 مایل) از وستا. پس از یک دوره سیزده ماهه مداری در اطراف وستا، سپیده دم از رانشگر یونی خود برای سفر به سمت سرس استفاده کرد و در 6 مارس 2015، در فاصله 61000 کیلومتری (38000 مایلی) به جذب گرانشی دست یافت. این رویداد چهار ماه قبل از پرواز New Horizons از کنار پلوتون انجام شد.

محموله علمی فضاپیما شامل یک دوربین کادربندی، یک طیف‌سنج بصری و مادون قرمز، و یک آشکارساز پرتو گاما و نوترون بود. این ابزار برای تجزیه و تحلیل مورفولوژی و ترکیب عنصری سرس استفاده شد. همانطور که سپیده دم در 13 ژانویه 2015 به سرس نزدیک شد، تصاویر اولیه خود را با وضوحی قابل مقایسه با هابل گرفت که از دهانه های برخوردی و یک ویژگی کوچک و با آلبدو بالا در سطح پرده برداری کرد. جلسات تصویربرداری بعدی، که به تدریج وضوح را افزایش می‌دهند، از فوریه تا آوریل انجام شد.

نمایه ماموریت برای سپیده دم'ها شامل مطالعه سیستماتیک سرس از دنباله ای از مدارهای قطبی مدور به تدریج در ارتفاع پایین تر بود. در 23 آوریل 2015، فضاپیما مدار رصدی افتتاحیه خود را ("RC3") در اطراف سرس در ارتفاع 13500 کیلومتری (8400 مایل) آغاز کرد و این مدار را برای یک مدار به مدت 15 روز حفظ کرد. متعاقبا، فضاپیما فاصله مداری خود را به 4400 کیلومتر (2700 مایل) برای یک مرحله "بررسی" سه هفته ای کاهش داد و به دنبال آن یک فرود بیشتر تا 1470 کیلومتر (910 مایل) برای دو ماه "HAMO" (مدار نقشه برداری ارتفاع بالا) را کاهش داد. مدار عملیاتی نهایی آن، "LAMO" (مدار نقشه برداری با ارتفاع کم)، در 375 کیلومتر (233 مایل) برای حداقل مدت زمان سه ماه برقرار شد. در اکتبر 2015، ناسا تصویری با رنگ واقعی از سرس را منتشر کرد که توسط سپیده دم ایجاد شده بود. ماموریت Dawn' در سال 2017 تمدید شد و یک سری گذرهای مداری نزدیکتر را در اطراف سرس امکان پذیر کرد تا زمانی که پیشران هیدرازین آن که برای نگهداری مداری ضروری است، تمام شود.

مشاهدات اولیه Dawn شواهد قانع کننده ای از فعالیت های تابشی را نشان داد. تصویری که در 19 فوریه 2015 گرفته شد، دو نقطه روشن متمایز را به نمایش گذاشت که با آلبدوی بالا در یک دهانه مشخص می‌شود (اینها با ویژگی‌های درخشان قبلاً مشاهده شده در تصاویر هابل متفاوت بودند)، که فرضیه‌هایی را در مورد منشاء آتشفشانی بالقوه یا پدیده‌های خروج گاز ایجاد کرد. در 2 سپتامبر 2016، دانشمندان وابسته به تیم Dawn استدلالی را در یک مقاله Science منتشر کردند که در آن عنوان کردند که آهونا مونس قوی‌ترین شواهد تا به امروز برای ویژگی‌های آتشفشانی سرمایی در سرس است. تصویری با وضوح بالاتر که توسط ناسا در 11 مه 2015 منتشر شد، متعاقباً نشان داد که این نقاط دارای چندین ویژگی کوچکتر هستند. در 9 دسامبر 2015، دانشمندان ناسا گزارش دادند که نقاط روشن روی سرس ممکن است با نوع خاصی از نمک، به ویژه آب نمک حاوی هگزا هیدرات سولفات منیزیم (MgSO§67§·6H§89§O) مرتبط باشد. این نقاط همچنین با خاک رس های غنی از آمونیاک همبستگی پیدا کردند. در ژوئن 2016، طیف‌های مادون قرمز نزدیک به‌دست‌آمده از این مناطق درخشان مشخص شد که با حضور قابل‌توجهی کربنات سدیم (Na
§1617§CO
§2526§)، نشان می‌دهد که فرآیندهای زمین‌شناسی اخیر احتمالاً در شکل‌گیری آن‌ها نقش داشته است.

از ژوئن تا اکتبر 2019. از حضیض 35 کیلومتری (22 مایلی) تا اوج 4000 کیلومتری (2500 مایلی). ماموریت سپیده دم در 1 نوامبر 2018 و پس از اتمام پیشران فضاپیما به پایان رسید.

ماموریت های آینده

در سال 2020، تیمی از آژانس فضایی اروپا (ESA) مفهوم ماموریت Calathus را پیشنهاد کرد، تلاشی بعدی با هدف قرار دادن دهانه Occator برای بازیابی نمونه‌هایی از شاخه‌های کربناته روشن و مواد آلی تیره برای بازگشت به زمین. همزمان، اداره ملی فضایی چین در حال توسعه یک ماموریت بازگشت نمونه به سرس است که برای اجرای آن در سال 2020 پیش بینی شده است.

مجموعه ای از سیارک های استثنایی

• فهرست سیارک های استثنایی
• دسته بندی اجرام منظومه شمسی بر اساس اندازه
• ثبتی از اجسام سیاره ای سابق

یادداشت ها

مراجع

• Ceres Trek – یک مرورگر نقشه یکپارچه از مجموعه داده ها و نقشه ها برای 1 سرس
• مقصد سرس: صبحانه در سپیده دم – ناسا
• شبیه سازی مدار سرس
• چگونه گاوس مدار سرس را تعیین کرد در 14 آوریل 2008 در ماشین Wayback از keplersdiscovery.com بایگانی شد
• ویدئو (3:34): سرس "نقاط روشن" - معمای حل شد (10 اوت 2020) در YouTube
• سرس (سیاره کوتوله) در AstDyS-2، سیارک ها—سایت پویا
  • Ephemeris · پیش‌بینی مشاهده · اطلاعات مداری · عناصر مناسب · اطلاعات رصدی
• سرس در پایگاه داده های کوچک بدنه JPL