Когда мы думаем о вулканах, мы представляем огненные жерла, извергающие раскаленную лаву и пепел. Но в холодных окраинах Солнечной системы существует иной тип вулканизма — холодный и ледяной. Криовулканы — это геологическое явление, при котором из недр небесного тела извергаются не расплавленные силикатные породы, а летучие вещества в жидком или газообразном состоянии: вода, аммиак, метан или азот. Это вулканы ледяных миров, где роль «магмы» играет жидкая или полужидкая вода, а «лавовые потоки» — это реки из ледяной кашицы, замерзающей на поверхности.
Где они находятся — миры холода и льда
Криовулканы — характерная черта тел, состоящих в значительной степени из льдов. Самые известные примеры находятся в системе Юпитера и Сатурна:
Энцелад (спутник Сатурна). Самый активный криовулканический мир, известный сегодня. На его южном полюсе из гигантских трещин, называемых «тигровыми полосами», бьют мощные гейзеры. Они выбрасывают на сотни километров в космос струи водяного пара и ледяных частиц, которые формируют самое внешнее кольцо Сатурна — кольцо Е.
Тритон (спутник Нептуна). Первый объект, на котором в 1989 году аппарат «Вояджер-2» предположительно обнаружил признаки криовулканизма — темные струи, похожие на выбросы азотного газа и пыли.
Европа (спутник Юпитера). Под ее гладкой ледяной коркой скрывается глобальный океан соленой воды. Считается, что в этом океане могут существовать гидротермальные источники, а на поверхности находят возможные следы выбросов воды через трещины во льду.
Титан (спутник Сатурна). Здесь криовулканизм может быть особого рода — с «лавой» из жидкой воды и аммиака, которая извергается на поверхность, где царит температура около -180°C, и застывает, как камень.
Как они работают — энергия для извержений без огня
Для классического вулканизма нужен источник тепла — расплавленная мантия. Для криовулканизма тоже нужна энергия, чтобы растопить лед и привести его в движение, но источники другие:
1. Приливный разогрев. Это основной «двигатель» для спутников-гигантов, таких как Энцелад и Европа. Гравитационное притяжение планеты-хозяйки деформирует недра спутника, растягивая и сжимая их. Это трение порождает внутреннее тепло, достаточное для поддержания подледного океана в жидком состоянии и создания давления для выбросов.
2. Радиоактивный распад. Как и в недрах Земли, долгоживущие радиоактивные элементы в каменном ядре небесного тела могут выделять тепло, подтапливая ледяную оболочку снизу.
3. Криомагма. Это аналог магмы — смесь жидкой воды, растворенных в ней газов, аммиака и обломков твердых пород. Эта смесь менее плотная, чем окружающий ее твердый лед, поэтому она стремится вверх, к поверхности, по трещинам и разломам.
Как выглядит извержение — фонтаны льда и ледяные потоки
Извержение криовулкана может протекать по-разному:
Гейзероподобные выбросы (как на Энцеладе): Струи пара и мелких ледяных кристаллов, вырывающиеся под давлением из трещин.
Излияния «лавы»: Более вязкая криомагма может медленно изливаться из жерла, растекаясь по поверхности и образуя ледяные купола или потоки.
Пассивное истечение: На Титане, возможно, происходит медленное просачивание жидкой смеси на поверхность, где она быстро замерзает в условиях сверхнизких температур.
Почему они так важны — связь с поиском жизни
Изучение криовулканов — одна из самых горячих тем планетологии. И причина не только в их уникальности.
Окно в подледный океан. Выбросы криовулканов, особенно гейзеры Энцелада, — это прямая проба материала из подповерхностного океана, до которой нам не нужно бурить километры льда. Анализ состава этих выбросов с помощью космических аппаратов уже показал наличие солей, органических молекул и молекулярного водорода — потенциального источника химической энергии для микроорганизмов.
Возможные обитаемые зоны. Там, где есть жидкая вода, стабильный источник энергии и сложная химия, возникают условия, теоретически пригодные для существования жизни. Подледные океаны Энцелада и Европы — главные кандидаты на роль «второй колыбели жизни» в Солнечной системе.
Изменение поверхности. Криовулканизм — активный геологический процесс, который обновляет и изменяет поверхность ледяных миров, сглаживая кратеры и формируя новые ландшафты.
Вывод — вулканы иного мира
Криовулканы кардинально меняют наше представление о геологической активности. Они показывают, что вулканизм возможен и без огня, а необходимым условием является внутренний источник энергии и наличие легкоплавких веществ.
Эти ледяные фонтаны и потоки — не просто экзотическое зрелище. Это ключ к пониманию эволюции спутников-гигантов и, возможно, самые многообещающие указатели на существование внеземной жизни в наших космических окрестностях. Изучая их, мы изучаем принципиально иной тип планетарной геологии и делаем шаг к ответу на вечный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной.