Ceres ist ein Zwergplanet im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Er war das erste im Asteroidengürtel identifizierte Objekt, entdeckt am 1. Januar 1801 von Giuseppe Piazzi am Astronomischen Observatorium von Palermo auf Sizilien, und ursprünglich als neuer Planet angekündigt. Jahrzehntelang glaubten Astronomen tatsächlich, eine fehlende Welt zwischen Mars und Jupiter gefunden zu haben – und in gewissem Sinne kam das, mehr als zwei Jahrhunderte später, der Wahrheit näher, als irgendjemand erwartet hätte.
Ceres wurde später als Asteroid eingestuft, dann als der einzige bestätigte Zwergplanet im Asteroidengürtel und das größte Objekt im Asteroidengürtel ohne Mond. Er ist zudem der einzige anerkannte Zwergplanet im Sonnensystem, dessen Umlaufbahn innerhalb der Neptunbahn liegt – jeder andere Zwergplanet befindet sich weit draußen im kalten, fernen Kuipergürtel, während Ceres vergleichsweise nah an der Sonne kreist.
Diese Nähe hat es jedoch nicht leicht gemacht, ihn zu beobachten. Der Durchmesser von Ceres beträgt etwa ein Viertel des Monddurchmessers, und seine scheinbare Helligkeit liegt zwischen 6,7 und 9,3 mag – zu lichtschwach, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, außer unter extrem dunklem Himmel. Es brauchte zwei Jahrhunderte und eine eigene Raumsondenmission, um zu enthüllen, was für eine Welt das tatsächlich ist.
Eine durch Krankheit fast verpasste Entdeckung
Piazzi beobachtete Ceres 24 Mal, wobei die letzte Sichtung am 11. Februar 1801 erfolgte, bevor eine Krankheit seine Arbeit unterbrach. Er verkündete die Entdeckung am 24. Januar 1801 in Briefen an die Astronomenkollegen Barnaba Oriani und Johann Bode – die Nachricht von einem neuen „Planeten“ verbreitete sich per Brief in ganz Europa, bevor irgendjemand anderes die Sichtung bestätigen konnte. Piazzis vorgeschlagener Name für seine Entdeckung war Ceres Ferdinandea, benannt nach der römischen Göttin des Ackerbaus und König Ferdinand III. von Sizilien, seinem Monarchen und Förderer. Der Namensteil „Ferdinandea“ überlebte nicht; der Teil „Ceres“ blieb bestehen.
Eine kleine Welt im schnellen Takt
Ceres umkreist die Sonne einmal alle 4,6 Erdjahre, nahe der Mitte des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter. Physisch dominiert Ceres seine Umgebung. Er ist der größte Asteroid im Hauptasteroidengürtel, mit einem mittleren Durchmesser von 939,4 km und einer Masse von 9,38×10^20 kg, gemessen von der Raumsonde Dawn. Ceres macht 40 % der geschätzten Gesamtmasse des Asteroidengürtels aus und besitzt dreieinhalb Mal die Masse des zweitgrößten Asteroiden, Vesta, wiegt jedoch nur ein Achtundsiebzigstel der Masse des Mondes – ein Riese unter den Asteroiden und dennoch ein Leichtgewicht im Vergleich zu einem echten Planetenmond.
Zur Hälfte Wasser, nach Volumen
Die geringe Dichte von Ceres gibt Hinweise darauf, woraus er tatsächlich besteht. Er hat eine Dichte von 2,16 g/cm3, was darauf hindeutet, dass etwa ein Viertel seiner Masse aus Wassereis besteht; insgesamt besteht Ceres volumenmäßig zu etwa 50 % aus Wasser, verglichen mit nur 0,1 % bei der Erde. Das ist eine erstaunliche Menge Wasser, gebunden in einem Körper, der kaum ein Viertel so groß wie der Mond ist – anteilig mehr als fast überall sonst in der Nähe im Sonnensystem.
Der größte Teil der oberflächennahen Schichten von Ceres ist kohlenstoffreich, mit etwa 20 % Massenanteil, und organische Verbindungen wurden im Ernutet-Krater nachgewiesen, wobei mindestens elf weitere Regionen als mögliche Fundorte identifiziert wurden. Wasser- und kohlenstoffreiche Chemie in derselben kleinen Welt ist genau die Art von Kombination, die Astrobiologen aufmerken lässt.
Eine Kruste, die zu stark für ihre eigenen Krater ist
Die Oberfläche von Ceres erzählt eine Geschichte über Einschläge, die nie ganz zum Modell passte. Modelle sagten voraus, dass Ceres 10 bis 15 Krater mit einem Durchmesser von mehr als 400 km haben sollte, doch der größte bestätigte Krater, das Kerwan-Becken, misst nur 284 km im Durchmesser. Irgendetwas hat die größten Narben verschwinden lassen. Das größte einzelne geografische Merkmal auf Ceres ist die Vendimia Planitia, ein abgeflachtes uraltes Becken mit 800 km Durchmesser – wahrscheinlich der Geist eines jener fehlenden Riesenkrater, im Laufe der Zeit glattgeschliffen, anstatt als Schüssel erhalten zu bleiben.
Diese Glättung deutet auf Kryovulkanismus hin. Ceres besitzt einen markanten Berg, Ahuna Mons, einen offenbaren Kryovulkan mit einem geschätzten Höchstalter von 240 Millionen Jahren, abgeleitet aus der geringen Zahl seiner Krater – geologisch betrachtet jung genug, um zu bedeuten, dass Ceres noch lange nach der Entstehung des Sonnensystems selbst aktiv seine Oberfläche erneuerte.
Die hellen Flecken, die eine Raumsonde rätseln ließen
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Nirgendwo ist diese Aktivität deutlicher zu sehen als in Ceres' berühmten hellen Flecken. Dawn beobachtete Hunderte heller Flecken auf Ceres, der hellste in der Mitte des 80 km breiten Occator-Kraters, der eine 9 bis 10 km breite zentrale Vertiefung besitzt, die teilweise von einer Kuppel ausgefüllt wird. Das hellste Merkmal im Zentrum des Occator-Kraters trägt den Namen Cerealia Facula, und der Einschlag, der den Krater bildete, soll sich vor etwa 20 bis 24,5 Millionen Jahren ereignet haben – kürzlich genug, dass der Prozess, der den hellen Fleck erzeugte, heute noch aktiv sein könnte. Wissenschaftler berichteten, dass die hellen Flecken, einschließlich jener im Occator, möglicherweise mit einer Salzart zusammenhängen, insbesondere einer Salzlösung, die Magnesiumsulfat-Hexahydrit enthält; das helle Material auf dem Kraterboden weist demnach überwiegend Natriumcarbonate, Aluminium-Schichtsilikate und Ammoniumchlorid auf.
2017 bestätigte die Raumsonde Dawn, dass Ceres eine vorübergehende Wasserdampfatmosphäre besitzt – einen dünnen, zeitweiligen Dunst, der entsteht und wieder vergeht, während Eis nahe der Oberfläche sublimiert. Ein kleiner, felsig aussehender Zwergplanet, so stellt sich heraus, atmet gelegentlich.
Ein Fossil aus den ersten Tagen des Sonnensystems
All das ergibt mehr Sinn, wenn man das Alter von Ceres bedenkt. Ceres ist ein erhalten gebliebener Protoplanet, der sich vor 4,56 Milliarden Jahren bildete, eines von nur drei Objekten – neben Pallas und Vesta –, die noch im inneren Sonnensystem verblieben sind, nachdem der Rest entweder zu Planeten verschmolz, bei Kollisionen zerschmettert wurde oder von Jupiter herausgeschleudert wurde. Er ist einer der wenigen erhaltenen Bausteine aus den frühesten Tagen der Planetenentstehung, im Wesentlichen unberührt davon, jemals Teil eines größeren Körpers geworden zu sein.
Dieses hohe Alter und der reichliche Wasservorrat machen Ceres gemeinsam interessanter, als es seine geringe Größe vermuten lässt. Ceres besitzt nach der Erde das meiste Wasser aller Körper im inneren Sonnensystem, und seine vermutlich vorhandenen unterirdischen Salzlösungstaschen könnten Lebensräume für Leben bieten – eine echte Möglichkeit für die Astrobiologie, die still mitten im Asteroidengürtel liegt, statt draußen bei den eisigen Monden, die man üblicherweise mit der Suche nach Leben verbindet.
Die Mission, die endlich einen genauen Blick ermöglichte
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Fast alles, was wir heute über Ceres wissen, stammt von einer einzigen Raumsonde. Dawn, die erste Raummission, die sowohl Vesta als auch Ceres besuchte, startete am 27. September 2007, trat am 16. Juli 2011 in eine Umlaufbahn um Vesta ein und erreichte am 6. März 2015 die Umlaufbahn um Ceres. Sie hält eine einzigartige Auszeichnung in der Raumfahrtgeschichte: Dawn ist die erste Mission, die einen Zwergplaneten erforscht hat, und traf nur wenige Monate vor der Ankunft der Sonde New Horizons am Pluto im Juli 2015 bei Ceres ein – zwei Zwergplaneten erhielten ihre ersten Nahaufnahmen innerhalb weniger Monate, nach mehr als zwei Jahrhunderten, in denen sie nur als Lichtpunkte gesehen wurden.