Регионы, лишенные солнечного света, встречаются не только на Церере, но также на Луне и Меркурии. В такие кратеры, расположенные вблизи полюсов, солнечный свет никогда не проникает. В результате в них могут сохраняться ледяные отложения различных летучих веществ на протяжении миллионов или даже миллиардов лет. Подобная ситуация наблюдается на Луне и Меркурии. Однако на Церере даже в самых глубоких кратерах, где царит вечная тьма, оказалось неожиданно мало льда. Объяснить эту особенность удалось благодаря комплексному моделированию и детальной карте карликовой планеты.
Церера – самый крупный объект в поясе астероидов, и, по оценкам, содержит значительное количество воды, сопоставимое с объемом воды на Земле. Однако, почти вся эта вода заключена внутри карликовой планеты в виде льда, смешанного с глинами и гидратированными минералами. Существует предположение о наличии глубоко залегающих резервуаров с жидкой соленой водой, но на данный момент подтвердить их существование не представляется возможным. Лёд не присутствует на поверхности Цереры, поскольку он быстро испаряется под воздействием солнечного излучения. В результате остаётся слой минералов, связанных с водой – это и есть церерианский реголит.
Иная ситуация — это неизменно находящиеся в тени области карликовой планеты. Ее ось вращения наклонена примерно на три градуса, поэтому в приполярных районах должны располагаться кратеры, где царит вечная тьма. Солнечный свет в эти области не проникает, и поэтому в таких холодных местах может сохраняться лед, который был образован во время формирования Цереры или доставлен туда из космоса при столкновении с другим небесным объектом.
Несмотря на толстый слой реголита, покрытый льдом, из недр Цереры продолжает выделяться незначительное количество водяного пара. Внутри планеты лед также постепенно испаряется. При этом сила тяжести на карликовой планете достаточно велика, чтобы улетучивающаяся вода создавала очень разреженную и кратковременную атмосферу. Оседать в холодных ловушках будет примерно каждая тысячная молекула пара.
Однако миссия Dawn не обнаружила на Церере большого количества льда в кратерах вечной тени. Это здорово озадачило ученых. Одно из объяснений — нестабильность наклона оси вращения карликовой планеты. В прошлом гравитационные возмущения от Сатурна и Юпитера приводили к тому, что Церера «наклонялась» на угол до 20 градусов против нынешних трех. Во время таких пертурбаций большая часть территории приполярных областей точно освещалась. Тем не менее холодные ловушки все равно могли сохраняться при удачном стечении обстоятельств, а в них — ценнейший материал для изучения условий в молодой Солнечной системе.
Новая научная работа, опубликованная в рецензируемом журнале The Planetary Science Journal, что ставит под сомнение эти ожидания. К созданию работы приложили руку специалисты некоммерческой исследовательской организации Planetary Science Institute (PSI) та НАСА, включая Центр управления полетами в Хьюстоне и Центр космических полетов имени Годдарда ( GSFC). Разработанный ими новый метод реконструкции топографии, основанный на стереоснимках, позволил использовать данные зонда Dawn для создания самой детализированной трехмерной карты приполярных областей Цереры. Исследователи смогли определить глубину и форму внутренней поверхности даже тех кратеров, которые на единичных фотографиях выглядели абсолютно затемненными и лишенными деталей.
Для продолжения работ потребовалась технология трассировки лучей, которая позволила определить, какие именно участки внутри кратеров вечной мерзлости никогда не освещаются солнцем. Кроме того, благодаря этому моделированию удалось установить температурный диапазон, характерный для холодных ловушек. Следует подчеркнуть, что из-за более низкого разрешения снимков южного полюса, внимание исследователей было сосредоточено в первую очередь на церерианской Арктике.
Полученные данные не вселяют оптимизма для тех, кто надеется найти древнейший лед во внутренней Солнечной системе за пределами полярных областей Меркурия и Луны. В первую очередь, на Церере не обнаружено ни одной постоянно затененной области, превышающей два квадратных километра севернее 87-го градуса широты. Южнее таких областей не наблюдается.
Во-вторых, при максимальном наклоне оси вращения карликовой планеты не образуется холодных ловушек. Следовательно, весь лед, присутствующий на поверхности Цереры и зафиксированный Dawn, его возраст значительно меньше, чем у человеческой цивилизации: он не превышает 14 000 лет, и, скорее всего, составляет около 6000 лет.
Предполагается, что образование поверхностных ледяных отложений могло быть вызвано падением крупного астероида на Цереру в период от 14 до 6000 лет назад. Лед, высвободившийся из мантии карликовой планеты, скопился в областях, характеризующихся низкими температурами. Кроме того, новое исследование показало, что в областях Цереры, постоянно находящихся в тени, присутствует исключительно водяной лед, поскольку более высокие температуры (превышающие 80 кельвинов) не позволяют присутствовать другим летучим соединениям, таким как метан или аммиак.