Церера – карликовая планета в поясе астероидов внутри Солнечной системы. Также это самая близкая к Земле карликовая планета, долгое время считавшаяся не то астероидом, не то кометой, не то планетой. 1 января 1801 года в своей обсерватории ее открыл Джузеппе Пиацци и посчитал планетой, но так думали только год, после чего Цереру назвали астероидом (а в дальнейшем и карликовой планетой). Многие астробиологи допускают, что на Церере может быть жизнь. 

Цере́ра – ближайшая к Солнцу и наименьшая среди известных карликовых планет Солнечной системы. Расположена в поясе астероидов. Церера была открыта в 1801 году итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в Палермской астрономической обсерватории. 

Некоторое время Церера рассматривалась как полноценная планета Солнечной системы; в 1802 году она была классифицирована как астероид, но продолжала считаться планетой ещё несколько десятилетий, а по результатам уточнения понятия «планета» Международным астрономическим союзом 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной Ассамблее МАС была отнесена к карликовым планетам. Она была названа в честь древнеримской богини плодородия Цереры.

При диаметре около 950 км Церера является крупнейшим и наиболее массивным телом в поясе астероидов, по размерам превосходит многие крупные спутники планет-гигантов и содержит почти треть (32 %) общей массы пояса. Она имеет сферическую форму, в отличие от большинства малых тел, форма которых из-за слабой гравитации неправильна. 

Судя по плотности Цереры, на 20-30 % она состоит из водяного льда. Вероятно, её недра дифференцированы на каменное ядро и ледяную мантию. Лёд обнаружен и на поверхности Цереры; кроме того, в состав поверхности, вероятно, входят различные гидратированные вещества, а также карбонаты (доломит, сидерит) и богатые железом глинистые минералы (кронстедтит). В 2014 году телескоп «Гершель» обнаружил вокруг карликовой планеты водяной пар.

С Земли видимый блеск Цереры колеблется от 6,7 до 9,3 звёздной величины. Этого мало для того, чтобы можно было различить её невооружённым глазом. 

Орбита Цереры лежит между орбитами Марса и Юпитера в поясе астероидов и весьма «планетообразна»: слабоэллиптична (эксцентриситет 0,08) и имеет умеренный (10,6°) по сравнению с Плутоном (17°) и Меркурием (7°) наклон к плоскости эклиптики. Большая полуось орбиты составляет 2,76 а. е., расстояния в перигелии и афелии – 2,54, 2,98 а. е. соответственно. Период обращения вокруг Солнца – 4,6 года. Среднее расстояние до Солнца 2,77 а. е. (413,9 млн км). Среднее расстояние между Церерой и Землёй ~ 263,8 млн км. Церерианские сутки длятся приблизительно 9 часов и 4 минуты.

В прошлом считалось, что Церера принадлежит к одному из семейств астероидов – семейству Гефьён. На это указывало сходство её орбиты с орбитами членов этого семейства. Но спектральные характеристики Цереры и этих астероидов оказались различными и, по-видимому, сходство орбит – лишь случайность. Кроме того, была высказана гипотеза о существовании семейства Цереры, включающего 7 астероидов.

Церера – самый крупный известный объект в поясе астероидов, располагающемся в пространстве между Марсом и Юпитером. Её масса была определена на основе анализа влияния на меньшие астероиды. Полученные результаты у разных исследователей немного отличаются. Принимая во внимание три наиболее точных значения, измеренных к 2008 году, считается, что масса Цереры равна 9,4⋅10²⁰ кг, что составляет почти треть всей массы пояса астероидов (3,0 ± 0,2⋅10²¹ кг), но в то же время более чем в 6000 раз уступает массе Земли и составляет около 1,3 % от массы Луны. 

Значительность массы Цереры привела к тому, что под действием собственной гравитации это небесное тело, как и многие другие планетоиды, приобрело форму, близкую к сферической, с размерами 975×909 км. Этим Церера отличается от других крупных астероидов, таких как (2) Паллада или (3) Юнона, имеющих несферическую форму. Площадь поверхности Цереры – 2849631 км².

В отличие от большинства астероидов, на Церере после приобретения сферической формы началась гравитационная дифференциация недр – более тяжёлые породы переместились в центральную часть, более лёгкие сформировали поверхностный слой. Таким образом сформировалось каменное ядро и криомантия из водяного льда. Судя по низкой плотности Цереры (2,16 г/см³), толщина её мантии достигает 100 км (23-28 % массы и 50 % объёма карликовой планеты), и кроме того она содержит значительное количество льда: 200 миллионов кубических километров, что превосходит количество пресной воды на Земле. Эти данные подтверждаются наблюдениями, сделанными обсерваторией Кека в 2002 году и эволюционным моделированием. 

Кроме того, некоторые характеристики поверхности и геологической истории (например, большое расстояние Цереры от Солнца, благодаря чему солнечное излучение ослаблено настолько, чтобы позволить некоторым компонентам с низкой температурой замерзания сохраниться в её составе в процессе формирования), указывают на наличие летучих веществ в недрах Цереры.

На начальном этапе существования ядро Цереры могло разогреваться за счёт радиоактивного распада и, возможно, какая-то часть ледяной мантии находилась в жидком состоянии. По всей видимости, значительная часть поверхности и сейчас покрыта льдом или некой разновидностью ледяного реголита. 

По аналогии с ледяными спутниками Юпитера и Сатурна можно предположить, что под действием УФ излучения Солнца часть воды диссоциирует и образует сверхразреженную «атмосферу» Цереры. Также остаётся открытым вопрос о наличии на Церере сейчас или в прошлом криовулканизма: самая большая гора, гора Ахуна, по результатам обработки данных зонда Dawn (2016 г.) является ледяным криовулканом, а значит, карликовая планета была геологически активна по крайней мере в течение последнего миллиарда лет, а возможно, активна и сейчас.

Команда миссии Dawn обнаружила и прямые свидетельства наличия водного льда в приповерхностном слое – на это указали данные инфракрасных исследований кратера Оксо (Oxo). В 2016 году была теоретически установлена возможность стабильного существования льда в приполярных кратерах, дно которых никогда не освещается Солнцем («холодных ловушках»). Этот вывод подтвердился наблюдениями инфракрасного спектрометра аппарата Dawn. В северной полярной области Цереры найдено 634 таких кратера, в 10 из них обнаружены залежи яркого материала, и для одного из этих ярких пятен спектроскопически подтверждено, что оно образовано льдом. 

Более того, по результатам анализа данных другого инструмента зонда Dawn, детектора нейтронов и гамма-излучения GRaND, лёд присутствует в приповерхностном слое (глубиной менее 1 метра) карликовой планеты повсеместно, а не только в отдельных кратерах; наибольшее же его количество наблюдается в приполярных широтах – до 30 %. Этот вывод сделан на основании измерения содержания водорода; также были измерены концентрации калия, железа и углерода. 

Судя по этим данным, верхний слой коры Цереры представляет собой глинистый материал с порами, заполненными льдом (порядка 10 % по весу). Последующий анализ изображений геологических структур даёт оценку содержания воды до 50 %. Всё это свидетельствует в пользу теории о ранней дифференциации карликовой планеты на тяжёлое каменное ядро и более лёгкие вещества у поверхности, в том числе водяной лёд, который и сохранился на протяжении всего этого времени.

Спутников у Цереры не обнаружено. По крайней мере пока, наблюдения «Хаббла» исключают существование спутников размерами более 10-20 км.

Карликовая планета Церера – самый большой объект в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и единственная карликовая планета, расположенная во внутренней части Солнечной системы. Когда в 2015 году прибыла миссия НАСА «Рассвет» (Dawn), Церера стала первой карликовой планетой, которую посетил космический корабль.

Называемая астероидом в течение многих лет, Церера настолько больше и настолько отличается от своих скалистых соседей, что в 2006 году ученые классифицировали ее как карликовую планету. Хотя Церера составляет 25% от общей массы пояса астероидов, крошечный Плутон все же в 14 раз больше и массивнее ее.

Церере требуется 1682 земных дня, или 4,6 земных года, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Поскольку она вращается вокруг Солнца, то совершает один оборот каждые 9 часов, что делает ее световой день одним из самых коротких в Солнечной системе.

Ось вращения Цереры наклонена всего на 4 градуса по отношению к плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Это означает, что она вращается почти идеально вертикально и не подвержена временам года, как другие более наклоненные планеты.

Церера образовалась вместе с остальной частью Солнечной системы около 4,5 млрд лет назад, когда гравитация втянула в себя закрученный газ и пыль, превратившись в маленькую карликовую планету. Ученые описывают Цереру как «зародышевую планету» – она начала формироваться, но этот процесс не успел закончиться. Сильная гравитация соседнего Юпитера помешала ему стать полностью сформированной планетой. Около 4 млрд лет назад Церера обосновалась на своем нынешнем месте среди остатков планетных образований в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.

Церера больше похожа на планеты земной группы (Меркурий, Венеру, Землю и Марс), чем на своих соседей-астероидов, но она намного менее плотна. Одно из сходств – многослойная структура, но слои не так четко определены. У нее, вероятно, твердое ядро и мантия из водяного льда. Фактически Церера может состоять на 25% из воды. Если это так, на ней больше воды, чем на Земле. Кора каменистая и пыльная, с большими отложениями соли. Соли на Церере не похожи на поваренную соль (хлорид натрия), а состоят из других минералов, таких как сульфат магния.

Церера покрыта бесчисленным множеством маленьких молодых кратеров, но ни один из них не превышает 280 км в диаметре. Это удивительно, учитывая, что карликовая планета должна быть поражена многочисленными крупными астероидами за время своей жизни 4,5 млрд лет.

Отсутствие кратеров может быть связано со слоями льда прямо под поверхностью. Элементы поверхности могут со временем сгладиться, если лед или другой материал с более низкой плотностью, например, соль, находится чуть ниже поверхности. Также возможно, что в прошлом гидротермальная активность, такая как ледяные вулканы, стерла некоторые большие кратеры.

В некоторых кратерах Цереры есть области, которые всегда находятся в тени. Возможно, что без прямого солнечного света в этих «холодных ловушках» может оставаться водяной лед в течение длительного времени.

У Цереры очень тонкая атмосфера, и есть доказательства, что она содержит водяной пар. Пар может производиться ледяными вулканами или сублимацией льда у поверхности (переходом из твердого состояния в газ).

Церера – одно из немногих мест в нашей Солнечной системе, где ученым интересно искать возможные признаки жизни. У нее есть то, чего нет на многих других планетах: вода. Здесь, на Земле, вода необходима для жизни, поэтому вполне возможно, что при наличии этого ингредиента и некоторых других условий там могла бы существовать жизнь. Живые существа на Церере, если они вообще есть, вероятно, будут очень маленькими микробами, похожими на бактерии. И хотя сегодня на ней может не быть живых существ, могут быть признаки того, что на ней была жизнь в прошлом.

Космический корабль НАСА «Рассвет» дал ученым необычный вид крупным планом карликовой планеты Церера. К моменту завершения миссии в октябре 2018 года орбитальный аппарат опустился на высоту менее 35 км над поверхностью, открывая четкие детали загадочных ярких областей, которыми стала известна Церера.

Ученые выяснили, что яркие участки представляют собой отложения, состоящие в основном из карбоната натрия – соединения натрия, углерода и кислорода. Скорее всего, они возникли из жидкости, которая просочилась на поверхность и испарилась, оставив после себя сильно отражающую соляную корку. Но они еще не определили, откуда взялась эта жидкость.

Проанализировав данные, собранные ближе к концу, ученые миссии «Рассвет» пришли к выводу, что жидкость поступила из глубокого резервуара с «рассолом» или водой, обогащенной солью. Изучая гравитацию Цереры, ученые узнали больше о внутренней структуре карликовой планеты и смогли определить, что резервуар с рассолом имеет глубину около 40 км. Ширина же его составляет сотни километров.

Церера не получает выгоды от внутреннего нагрева, вызванного гравитационным взаимодействием с большой планетой, как в случае с некоторыми ледяными лунами внешней Солнечной системы. Но новое исследование, которое фокусируется на оккаторном кратере Цереры 92 км, где находятся самые обширные яркие области, подтверждает, что Церера – это богатый водой мир, как и эти другие ледяные тела.

Задолго до того, как миссия «Рассвет» прибыла на Цереру в 2015 году, ученые заметили в телескопы диффузные яркие области, но их природа была неизвестна. Со своей близкой орбиты «Рассвет» сделал снимки двух отдельных сильно отражающих областей в кратере Оккатор, которые впоследствии были названы Cerealia Facula и Vinalia Faculae (Faculae означает светлые участки).

Ученые знали, что микрометеориты часто атакуют поверхность Цереры, нанося ей неровности и оставляя обломки. Со временем такие действия должны затемнить эти яркие области. Таким образом, их яркость указывает на то, что они, вероятно, молоды. Попытка понять источник областей и то, как материал может быть таким новым, была основной целью последней расширенной миссии «Рассвет» с 2017 по 2018 годы.

Исследование не только подтвердило, что яркие участки молодые – некоторым менее 2 млн лет. Также благодаря миссии ученые обнаружили, что геологическая активность, приводящая к появлению этих участков-месторождений, может продолжаться. 

На поверхности Цереры соли, несущие воду, быстро обезвоживаются за сотни лет. Но измерения миссии «Рассвет» показывают, что в них все еще есть вода, поэтому жидкости, должно быть, достигли поверхности совсем недавно. Это свидетельствует как о присутствии жидкости ниже области кратера Оккатор, так и о продолжающемся переносе материала из глубоких недр на поверхность.

Ученые обнаружили два основных пути, по которым жидкости могут достигать поверхности.

В нашей Солнечной системе ледяная геологическая активность происходит в основном на ледяных лунах, где она обусловлена их гравитационным взаимодействием с их планетами. Но это не относится к движению рассолов к поверхности Цереры, это позволяет предположить, что другие крупные тела, богатые льдом, не являющиеся лунами, также могут быть активными.

Некоторые свидетельства движения жидкостей в кратере Оккатор становятся открытыми из-за ярких отложений на поверхности, но другие подсказки приходят из большого количества интересных конических холмов, напоминающих пинго на Земле – небольших ледяных гор в полярных регионах, образованных замороженными подземными водами под давлением. Такие особенности были замечены на Марсе, но их открытие на Церере знаменует собой первый случай их наблюдения на карликовой планете.

В более крупном масштабе ученые смогли отобразить плотность структуры коры Цереры как функцию глубины – впервые для богатого льдом планетарного тела. Используя измерения силы тяжести, они обнаружили, что плотность коры Цереры значительно увеличивается с глубиной, что выходит за рамки простого воздействия давления. Исследователи пришли к выводу, что в то время как резервуар Цереры замерзает, соль и ил проникают в нижнюю часть коры.

Церера – ближайшая к Земле и Солнцу и наименьшая среди известных карликовых планет Солнечной системы. Статус планеты за ней признали лишь несколько лет назад, и многие не отследили это событие, а потому в отличие от Марса и Юпитера, между которыми она находится, даже не слышали про такую «соседку». А на ней нашли даже воду!

Карликовая планета Церера – довольное уникальное и во многом загадочное тело, которое внимательно изучается зондом NASA Dawn с весны 2015 года. Церера вращается вокруг Солнца примерно между Марсом и Юпитером в поясе астероидов, но научные результаты Dawn позволяют предполагать, что прибыла она в нынешнее “место парковки” из более дальних краев.

Цереру открыли более 200 лет назад, но почти два века люди ничего не могли увидеть кроме точки или маленького пятнышка из-за несовершенства оптики. С Цереры началось открытие Главного астероидного пояса, и за внешнее сходство с далекими звездами астероиды получили свое название – “звездоподобные”. Их размеры так малы, что телескопы прошлого и позапрошлого века были не способны различить хоть какие-то детали поверхности.

Сначала Цереру считали планетой, но быстро "разжаловали" в астероиды, и в этом звании она провела два века. Дискуссия о статусе Плутона привела к уточнению термина “планета” и введению нового термина “карликовая планета”. В 2006 году Церера получила звание карликовой планеты, и среди них стала самой маленькой и самой близкой к Земле. К этому времени космический телескоп Hubble смог увидеть ее уже лучше и показать сферическую форму, благодаря которой и досталось это звание.

Диаметр Цереры составляет примерно 950 км, что в 3,5 раза меньше нашей Луны и в 2,5 раза меньше диаметра Плутона. Спутник Плутона Харон чуть больше Цереры, но она летает сама по себе вокруг Солнца, поэтому заслужила особое звание. Остальные карликовые планеты: Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке вращаются намного дальше – за орбитой Нептуна. Из них только Плутон на краткое время посещался земным зондом New Horizons.

В 2015 году к Церере прибыла межпланетная автоматическая станция Dawn ("Рассвет"), за три года он сменил несколько орбит разной высоты: 5100-4400-1500-385-200 км, и теперь Церера – самая изученная карликовая планета... Стартовав в 2007 году Dawn прибыл к самому большому астероиду в Главном поясе между Марсом и Юпитерм – Весте. Это яйцеобразное грубое каменное тело размером около 550 км. Если бы Веста имела сферическую форму как Церера, то тоже звалась бы карликовой планетой. Dawn вышел на орбиту вокруг Весты, и больше года изучал ее с трех разных орбит. Потом зонд воспользовался преимуществами ионной тяги, и вернулся на межпланетную траекторию, чтобы добраться до Цереры. Перелет длился два с половиной года.

Любопытный факт: Dawn провел в поясе астероидов восемь лет и совершил три оборота вокруг Солнца, но не встретил ни одного астероида кроме Весты. Это показательный пример того, насколько заполнено астероидами пространство в самой гуще Главного пояса. Если бы в пути попался хоть один известный астероид, NASA не упустило бы возможности изучить его хотя бы издалека и на пролетной траектории.

Сближение с Церерой зимой 2015 года сразу началось с интриги – на поверхности темной карликовой планеты (чуть темнее Луны) обнаружилось несколько ярких белых пятен сконцентрированных на дне одного кратера. Ранее инфракрасный космический телескоп ESA Herschel определил в этом месте выделение водяного пара в интенсивности около 3 кг/с, но гипотезу водяного льда ученые выдвигали осторожно, рассматривая и другие возможности.

Вода на Церере никого не удивила, еще ранее, анализ ее орбитальных характеристик позволил высчитать ее массу, а после уточнения размеров получили среднюю плотность 2,1 г на куб см. Это очень мало в сравнении с каменными астероидами. Например у Весты плотность 3,4 г на куб см, у самой распространенной в Солнечной системе каменной породы базальта плотность около 2,6 г на куб см. Поэтому еще до прибытия Dawn предполагалось большое содержание воды, до 50% в мантии Цереры. Для сравнения, метеориты прилетевшие на Землю с Весты содержат не более 0,04% воды.

Сферическая форма Цереры указывает на прошедшую дифференциацию, т.е. разделение на каменное ядро, возможно с примесью металлов, и каменно-ледяную мантию. Всё это покрыто тонким слоем реголита, накопившемся за миллиарды лет на поверхности. Открытия Dawn начались с ярких пятен в кратере названном Оккатор, но это было только начало. Сразу заметили еще одну приметную особенность – почти правильный конус горы, названной Ахуна. Она выделялась на фоне средней “шероховатости” поверхности возвышаясь на 5 км с основанием 20 км. С противоположной стороны карликовой планеты находится древний и самый большой на Церере кратер от астероида диаметром 280 км.

Возможно, гора Ахуна – это вулкан, который сформировался в точке фокусировки сейсмических волн в момент от удара с обратной стороны. Подобные процессы могли происходить на Меркурии (Равнина Жары), Марсе (нагорье Фарсида и Элизий), Земле (плато Путорана). Доказательства вулканизма на горе Ахуна нашли при помощи инфракрасного спектрометра – на вершине и склонах определили отложения карбоната натрия. Вероятнее всего Ахуна является криовулканом, т.е. вулканом извергающим воду с различными примесями. К сожалению, свежих следов вулканизма гора не имеет.

За два года Dawn смог определить множество материалов, которые указывали на прошлую геологическую и химическую активность жидкой воды на Церере: нашлась глина, которая является результатом размывания водой вулканических пород, карбоната натрия, и его варианта связанного с водой в форме гидрокарбоната, более известного как пищевая сода, тоже нашлось много. Органические соединения ответственны за незначительное покраснение в выбросах из некоторых метеоритных кратеров. Более того, оказалось, что эволюция поверхности еще продолжается: со склонов некоторых кратеров сходят оползни, вода испаряется с нагретых солнцем участков поверхности, создает временную атмосферу, и оседает инеем в холодной тени.

Самым ярким подтверждением гидротермальной активности на Церере стали те самые яркие пятна в кратере Оккатор. Сам кратер возник примерно 80 млн лет назад, но белые отложения, которые тоже оказались содой, моложе его на 30 млн лет. Самые свежие отложения вообще недавние по геологическим меркам – около 4 млн лет. В центре наиболее крупного карбонатного пятна тоже возвышается криовулканический купол, только значительно меньше Ахуны.

Еще одну загадку подкинуло изучение гравитационного поля Цереры. По его результатам плотность верхнего слоя карликовой планеты довольно низкая –  ближе ко льду чем к камню. По более ранним исследованиям вода должна составлять 40-50% верхней мантии... Самой интригующей находкой на Церере стал аммиак обнаруживаемый на поверхности с карбонатами и глинами. Аммиак растворенный в воде понижает ее температуру замерзания, что позволяет криовулканам извергаться даже при минусовой температуре. Аммиак интересен прежде всего тем, что указывает на происхождение Цереры где-то за пределами ее нынешней орбиты, т.е. она пришелец в Главном поясе астероидов...

Есть и другие косвенные признаки того, что Церера – гостья в Главном поясе. Как уже упоминалось, воды в карликовой планете несравнимо больше чем в астероидах по-соседству. В целом, следует признать, что Церера по форме и составу больше похожа на большие спутники Юпитера или даже на остальные карликовые планеты, вроде Плутона. Шарообразные спутники Сатурна в основном имеют меньшую плотность чем Церера, за счет большего содержания льда. Плутон плотнее ледяных спутников, но до Цереры не дотягивает, но она могла набрать плотность за счет “сброса” легких газов, уже после приближения к Солнцу. Наклон орбиты Цереры подсказывает, что она прибыла не от Юпитера, так что возможно когда-то она была карликовой планетой на задворках Солнечной системы. Возможно более подробное изучение даст ответы.