Океан под ледяной поверхностью лун Солнечной системы может кипеть — и это объяснило бы многие особенности их строения.
Газовые гиганты окружены целыми роями ледяных лун. Известно, что некоторые из них, например, спутник Сатурна Энцелад, скрывают под ледяной оболочкой океаны жидкой воды. Эти небесные тела считаются одними из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни.
Новое исследование в журнале Nature Astronomy заглянуло, образно говоря, прямо внутрь этих миров, чтобы объяснить их облик.
«Мы знаем, что океаны есть не на всех таких спутниках, но на некоторых они точно существуют. Нас интересуют процессы, которые формируют их облик на протяжении миллионов лет. Это позволяет понять, какие следы океана возможны на поверхности», — говорит геофизик и планетолог Макс Рудольф из Калифорнийского университета в Дэвисе, ведущий автор статьи.
Геология ледяных лун
От гор до землетрясений — геология поверхности Земли обусловлена движением и плавлением горных пород в глубинах планеты. На ледяных лунах все иначе: главную роль там играют вода и лед.
Эти спутники разогреваются приливными силами со стороны планеты, вокруг которой они обращаются; они также влияют друг на друга, что приводит к периодам более сильного и слабого нагрева. В периоды сильного нагрева ледяная кора подтаивает и становится тоньше, когда нагрев ослабевает, лед снова намерзает и толстеет.
Рудольф и его коллеги уже изучали, что происходит при утолщении ледяного панциря. Они выяснили, что, поскольку лед больше по объему, чем жидкая вода, замерзание создает давление на ледяную оболочку, что может приводить к образованию таких структур, как «тигровые полосы» на Энцеладе.
Но что происходит в обратной ситуации, когда лед подтаивает снизу? Как заключили исследователи, в этом случае океан может буквально вскипеть.
Что происходит при таянии ледяной корки
Это происходит из-за снижения давления в результате таяния. Авторы подсчитали, что по крайней мере на самых маленьких ледяных лунах, таких как Мимас и Энцелад у Сатурна или Миранда у Урана, давление может упасть так сильно, что достигнет тройной точки воды — состояния, при котором лед, жидкая вода и водяной пар могут существовать одновременно.
На сделанных космическим зондом «Вояджер-2» снимках Миранды видны участки с характерными грядами и уступами, которые называют венцами. Кипение океана могло бы их объяснить.
Диаметр Мимаса составляет менее 400 километров, а его поверхность испещрена кратерами, включая один гигантский, из-за которого луну прозвали «Звездой Смерти». По словам Рудольфа, геологически этот спутник кажется мертвым, однако легкое колебание его движения указывает на наличие подповерхностного океана. Поскольку таяние ледяной корки, вероятно, не приводит к ее растрескиванию на Мимасе, присутствие океана может сочетаться с геологически неактивной поверхностью.
Размер имеет значение
Размер этих лун играет ключевую роль. На более крупных ледяных спутниках, таких как Титания (еще один спутник Урана), падение давления из-за таяния льда, по расчетам команды, привело бы к растрескиванию ледяной корки еще до достижения тройной точки воды. Авторы полагают, что геология Титании может быть результатом истончения ледяного панциря с последующим его повторным утолщением.
Как геология Земли помогает нам понять, почему наша планета выглядит именно так после миллиардов лет изменений, так и изучение процессов внутри далеких ледяных лун позволяет увидеть причину формирования их уникальных черт, заключил Рудольф.
На крупнейших спутниках Урана есть тайные подземные океаны: исследование
Найдены новые доказательства жизни в океане спутника Сатурна
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram