В поясе Койпера, кольце ледяных тел в форме пончика, простирающемся далеко за орбитой Нептуна, находятся самые странные объекты нашей Солнечной системы. Внутри этого ледяного региона находятся триллионы комет, астероидов и небесных остатков, оставшихся с самых первых дней существования нашей Солнечной системы, некоторые из которых уже знакомы многим людям, например, Плутон, Эрис и Макемаке.
Однако одной из самых интересных странностей является карликовая планета Хаумеа.
Хотя она была открыта менее двух десятилетий назад, информация о карликовой планете очень скудна, поскольку земные телескопы с трудом проводят точные измерения из-за ее удаленности. Но то немногое, что мы знаем о Хаумеа, говорит о том, что это чрезвычайно странное и важное образование. По форме напоминающая сдутый футбольный мяч, эта планета вращается быстрее, чем любая другая планета такого размера, делая поворот вокруг своей оси всего за четыре часа. Помимо двух лун, Хаумеа имеет очень слабую систему колец и покрыта почти исключительно кристаллическим водяным льдом, что делает ее отличным кандидатом для изучения вопроса о том, могла ли на ней когда-то существовать жизнь.
"С точки зрения астробиологии, мы еще многого не знаем о том, как зародилась жизнь, даже на Земле, а мы здесь живем", - говорит Джессика Новиелло, ученый из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. "Мы все еще пытаемся выяснить, какие именно ингредиенты необходимы для возникновения жизни, и мы знаем, что одним из самых важных является вода".
Еще одна причина, по которой исследователи так заинтересованы в том, чтобы узнать больше о Хаумеа, заключается в том, что это самый крупный из дюжины богатых водой объектов-"братьев и сестер", которые, похоже, имеют схожие орбиты друг с другом. На сегодняшний день это единственная подобная "семейная" система в поясе Койпера, но ученые, такие как Новиелло, говорят, что одной из самых больших загадок этого района является то, как эта уникальная система собралась вместе, включая ее интригующую конфигурацию.
Чтобы попытаться составить более четкую картину происхождения и эволюции планеты, Новиелло и группа исследователей использовали компьютерные симуляции для моделирования миллиардов лет ее прошлой истории, чтобы понять, какие условия могли привести "младенца Хаумеа" к современному зрелому воплощению системы.
Введя в модель предполагаемый размер, массу и скорость вращения Хаумеа, исследователи смогли использовать эти симуляции для разрушения планеты и создания ее с нуля, чтобы изучить многие химические и физические процессы, которые способствовали ее развитию. Получив все эти три аспекта, они рассчитали угловой момент объекта (его способность продолжать вращение) на протяжении всей истории, предполагая, что он остается постоянным. После проведения десятков симуляций с различными переменными и небольшими изменениями, чтобы проверить, как каждая переменная повлияет на его эволюцию, они получили несколько результатов, которые, казалось, были на верном пути.
"Одна из ведущих идей заключается в том, что эти члены семейства были отброшены в результате большого столкновения, - говорит Стивен Деш, профессор по изучению Земли и космоса в Университете штата Аризона. Если бы куски Хаумеа столкнулись из-за неуклюжей встречи с другим объектом, то фрагментов было бы значительно больше, и многие из них имели бы различия в своих орбитах. Но это не так, отмечает Деш. Вместо этого, согласно их модели, когда планеты еще только формировались, Хаумеа действительно столкнулась с другим объектом, но отлетевшие тогда фрагменты - это не то, что мы видим в современном семейтсве Хаумеа, как предполагают другие исследователи.
Вместо этого семейство появилось гораздо позже, когда плотная скалистая структура планеты осела в центре и стала ее ядром, в то время как более легкий лед поднялся до ее внешних слоев. "Эффект от того, что вся эта вода просачивается через ядро, реагирует с породой и превращает плотную породу в менее плотную глину, заключается в том, что ядро разбухает, - говорит Деш. Таким образом, часть массы с внешней стороны Хаумеа была отброшена, и из этих кусков образовалось семейство Хаумеа, которое ученые изучают сегодня".
Их модель также смогла сделать прогнозы относительно количества льда на Хаумеа, а также объема планеты. С помощью другого кода под названием IcyDwarf исследователи даже пришли к выводу, что в какой-то момент Хаумеа была достаточно теплой, чтобы в ее недрах в течение 250 миллионов лет существовал океан жидкой воды. Хотя этот океан уже замерз, Новиелло говорит, что открытие того, как могло выглядеть происхождение другой планеты, бесценно, хотя бы для того, чтобы помочь людям открыть больше ледяных и океанических миров в будущем.
"Знание о разнообразии океанических миров и их потенциале для жизни в Солнечной системе помогает нам рассматривать все в контексте и сосредоточиться на лучших объектах для более обширных наблюдений с целью обнаружения каких-либо биологических признаков в будущем", - говорит она. На Марсе фраза гласит: "Следуйте за водой", и с экзопланетами дело обстоит не иначе".