Ceres: un antic món oceànic

Potser no ens hem aturat a pensar-hi, però l’asteroide més gran del sistema solar, l’asteroide 1 Ceres, té un diàmetre proper a 1.000 km, el límit de què definim com a cos planetari. Les investigacions apunten que podria ser una baula perduda, un exemple dels embrions planetaris hidratats que portaren aigua en l’etapa formativa dels planetes rocosos.

Fig. 1. Ceres és fred ara, però noves investigacions ens permeten mostrar-lo com a un interessant objectiu astrobiològic. Aquesta respresentació de Ceres, amb colors millorats, està basada en les imatges de la missió Dawn de la NASA - Imatge: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, CC BY

La missió DAWN de la NASA va orbitar Ceres fa una dècada, cartografiant-lo amb tot detall. A més, després de múltiples revolucions de la sonda al seu voltant, es va poder fer servir la informació gravimètrica obtinguda sobre la seva gravetat i topografia per concloure que aquest cos planetari està diferenciat internament, cosa que significa que posseeix capes composicionalment distintes a diferents profunditats.

Aquest mes d’agost, la revista Science Advances ha publicat l’estudi “Core metamorphism controls the dynamic habitability of mid-sized ocean worlds—The case of Ceres”, liderat per Samuel W. Courville de la Universitat Estatal d’Arizona i del Jet Propulsion Laboratory apunta que Ceres va albergar un oceà, amb interessants implicacions astrobiològiques.

Ceres com a oportunitat per a microorganismes quimiòtrofs

El nou estudi apunta que Ceres va albergar un oceà global subsuperficial en la seva història primerenca. En aquell entorn va tenir lloc la interacció entre roques i aigua, generant els minerals d’alteració aquosa que va detectar la missió DAWN. A partir de la mineralogia superficial de Ceres, combinada amb la seva alta abundància de carboni, apunten que aquest planeta nan podria haver estat habitable per a la vida microbiana. En particular, Ceres podria haver estat poblat per aquells organismes que han estat descoberts en les profunditats de l'escorça terrestre, particularment en les xemeneies hidrotermals submarines. Aquests organismes s’anomenen quimiòtrofs perquè són capaços d’emprar compostos inorgànics reduïts que provenen de l’interior d’un cos planetari, com els substrats, per obtenir energia i utilitzar-la en el metabolisme respiratori.

Aquest estudi de Courville presenta un detallat model d’evolució química i tèrmica per a l’ambient aquàtic intern de Ceres al llarg dels seus primers temps evolutius, i els autors arriben a la conclusió que si l’interior rocosos va aconseguir una temperatura superior a uns 277º C, llavors els fluids alliberats pel metamorfisme de la roca en profunditat haurien promogut propiciar condicions favorables per a l’habitabilitat de Ceres.

La transformació dels minerals pel procés d’alteració aquosa generà reaccions redox, on alguns compostos s’oxiden (cedeixen electrons) i d’altres es redueixen (els accepten). En altres paraules, si va sorgir vida a Ceres, els microorganismes podrien haver aprofitat aquest desequilibri redox a l’oceà com a font d’energia per al seu metabolisme.

Així doncs, entre uns 500 i 2.000 milions d’anys després de formar-se Ceres hi hauria hagut un període favorable per l’origen i evolució de la vida a aquest planeta nan.

Figura 2. Estructura interna de Ceres i la seva evolució tèrmica en funció del temps - Imatge: Elaboració pròpia, adaptada de Courville et al. 2025.

La hipòtesi sembla plausible, particularment ara que fa dècades que estudiem millor les comunitats de microorganismes quimiòtrofs que habiten les profunditats de l’oceà i de l’escorça del nostre propi planeta.

Ceres com a futur objectiu astrobiològic

Així doncs, el nou estudi situa Ceres com un interessant objectiu astrobiològic per ser visitat en una missió futura de retorn de mostres, com el GAUSS Team, del qual formo part, va proposar fa uns anys.

Ceres és un cos planetari únic, ideal per estudiar l’evolució plausible de mons oceànics d’uns 1.000 km de radi. De fet, en els primers temps aquests cossos podrien representar el tipus més abundant d’ambient habitable en el nostre sistema solar, i des de fa més de vint anys s’ha estat sospitant que el seu interior gelat amaga més aigua de la que posseeix el planeta Terra.

Tanmateix, trobar actualment empremtes d’aquesta vida passada no serà una tasca fàcil. Els estudis realitzats per la sonda DAWN van revelar les profunditats en què aquests processos van tenir lloc: sota l’actual escorça gelada que té uns  40 km de profunditat, on hi ha un mantell dominat per roques hidratades, com les argiles.

La profunditat de l’escorça gelada ja ens dona una idea de la gran quantitat d’aigua emmagatzemada a Ceres. Una aigua, però, que no seria fàcil de reutilitzar perquè és una complexa barreja de gel, sals i minerals hidratats, en proporcions probablement variables a mesura que aprofundim en la seva estructura.

Tot apunta que entre l’escorça gelada i el mantell de roques hidratades hi ha acumulat un líquid ric en sals, una espècie de salmorra que es podria estrendre fins als 100 quilòmetres de profunditat, reminiscència de l’oceà existent en el passat. Precisament els autors de l’actual estudi publicat a Science Advances apunten que la distància que recorreria el fluid des del nucli rocós de Ceres seria més gran que la dels sistemes hidrotermals anàlegs terrestres i podria afectar a l'habitabilitat. Els fluids al fons dels oceans terrestre només necessiten circular hidrotermalment a profunditats de pocs quilòmetres sota el fons oceànic, mentre que a Ceres haurien d’originar-se a profunditats de desenes de quilòmetres.

Per tot això, trobar fòssils o vida a Ceres serà un nou repte. De cara al futur, un possible objectiu astrobiològic podria ser recollir mostres a prop d’un entorn proper a algun dels criovolcans que mostra Ceres a la seva superfície, perquè en lloc de roca fosa, els volcans de fang salat o criovolcans expulsen aigua freda i salada sovint barrejada amb fang.

Fig. 3. El criòvolcà Ahuna Mons, de 20 km de diàmetre i uns 4 km d’altura sobre el nivell de la superfície de Ceres - Imatge: NASA/JPL/Missió Dawn

Fig. 4.  Concepte artístic de l’estructura suggerida per a l’interior de l’asteroide Ceres d'acord amb una imatge topogràfica real de la missió DAWN de la NASA, on es mostren alguns dels processos químics suggerits al nou estudi - Imatge: NASA/JPL-Caltech, CC BY

Així doncs, aquest estudi de Courville exemplifica que només l’exploració espacial ens permet conèixer de primera mà la natura i l’estructura d’aquests mons gelats. Futures missions ens permetran comprendre millor el seu paper en el transport d’aigua als planetes rocosos com la Terra, formats majoritàriament de cossos deshidratats, semblants a les condrites ordinàries o d’enstatita, segons coneixem en base a l’estudi dels quocients d’isòtops d’oxigen que formen les roques terrestres.