Есть мнение, что сразу после образования крупные спутники Юпитера и Сатурна, – кроме бешеной Ио, видимо, – были тёплыми океаническими мирами. А потом их водяные мантии замёрзли – с поверхности. Это мнение было высказано в комментариях к одной из заметок в премиумном разделе, и сопровождалось вопросом, как вообще образуется ледяная кора планет? Лёд в её составе солёный или пресный?
Это действительно хороший вопрос, и начать стоит с того, как образуются сами тела. Если дело происходит за снежным поясом, будущая луна или планетоид начинает свою историю, как ледяная планетезималь, – растущий ком «грязного снега», во всех отношениях подобный короткопериодическим кометам, сохранившимися до наших дней ледяными планетезималями и являющихся… Планетезималь мирно собирает снег и пыль на своём пути, и даже если сталкивается с другими такими же телами (следующими в том же кольце строго параллельным курсом), – вообще ничего не происходит. Дальше слипшиеся боками планетезимали летят уже в виде «гантели».
...И так, – чтоб не тянуть, – продолжается, пока ком не достигнет 1000 (если это планетоид внешнего кольца) или 400-500 километров (если это будущая луна) в поперечнике. Затем он превращается в планетоид или собственно луну, – скругляется под собственным весом и в той или иной (разной) мере претерпевает дифференциацию недр. Минеральная составляющая тонет, образуя ядро, лёд же вытесняется в верхние слои. При этом выделяется тепло… Для лун порог «скругления» ниже, так как там есть дополнительный источник тепла, делающего холодный космический лёд тёплым – текучим. Это приливы и либрации. Важно отметить, что на данном этапе далее подогрева льда дело не заходит. Просто не успевает. Луны вырастают за тысячи лет, планетоиды (их кольца обширнее и разреженнее) – за сотни тысяч.
Но затем температура начинает расти. Помимо тепла гравитационного (так как сжатие и дифференциация продолжаются) внутри тела выделяется радиогенное тепло, а в случае лун ещё и приливное. И не суть, что выделяются, – изотопы и в туманности с таким же успехом распадались, – суть, что накапливается. Рассеять тепло тело может только с поверхности, а объём-то уже большой. В результате дело может дойти до плавления каменного ядра. И до плавления ледяной мантии. Снизу, само собой.
То есть, ледяные тела греются изнутри. Поверхность, с которой идёт теплоотдача, всегда холоднее недр. Снаружи она может нагреваться солнечным светом, но точно, что не до точки плавления. Ведь по описанному сценарию луны и планетоиды могут расти только за снеговым поясом.
...И, если коротко, то – это всё. Из ледяных тел Солнечной системы что-то плескалось только на Тритоне, – и то это был жидкий азот. Ещё на Титане этан плещется. Но на всех ледяных лунах, где они есть, были или предполагаются, подлёдные океаны были подлёдными всегда. До поверхности мантия не расплавлялась. Кора же спутников планет гигантов формировалась работой двух механизмов, – излияниями тёплого льда через разломы и осаждением снега, образовавшегося из выброшенного криогейзерами пара. Данные процессы продолжаются в реальном времени на Европе и Энцеладе, – телах в избытке обеспеченных либрационным теплом. На прочих кора, обычно, имеет возраст более 4 миллиардов лет.
Добавить можно, что старый лёд в космосе «солёный», – содержит много космической пыли и характерных для реголита перхлоратов. Молодой, скорее, «пресный», – при замерзании большая часть растворённых в подлёдных океанах веществ в состав льда не входит.
Но это – если коротко.
Если же длиннее, то проблема тут в недостаточной массе. Эволюция ледяных тел более крупных, – просто в Солнечной системе таких не оказалась, – будет отличаться.
Прежде всего, рост массы и объёма приведёт к повышению температуры. Причём, как прямо, так и косвенно, – за счёт роста второй космической скорости и увеличения выделения ударного тепла, пропорционально квадрату оной. Понятно, что при второй космической равной 240 метрам в секунду поверхность Энцелада не греется оседающим из кольца Е снегом. Но в случае Европы (2 км/с) и Ганимеда (2.7 км/с) это уже кое-что. На этапе роста поверхность не станет горячее ядра, как на Земле было, – однако, горячее и не нужно. Достаточно, чтобы лёд растаял.
И лёд – теоретически, – может проплавиться до поверхности снизу, или же с поверхности в результате выделения ударного тепла. Но, – без дополнительных вводных, – это ничего не даст. Луны не имеют атмосферы изначально, так что на границе с вакуумом теплоотдача резко ускорится за счёт испарения. Тонкая ледяная корка останется… Поскольку сделать себе атмосферу из пара такому телу – не судьба. Температура слишком низка, и пар будет мгновенно превращаться в снег и выпадать, не создавая атмосферного давления.
Другое дело, если атмосфера сразу есть, – как на Титане. Хотя это не слишком хороший пример. Титан сохранил атмосферу, поскольку всегда был холоден и молекулы в ней ползают, как сонные мухи. Но если речь о теле более массивном, то противопоказаний нет. Ударное тепло нагреет и атмосферу, которая будет удерживать жидкую воду от закипания. Может и десятки миллионов лет, может, и миллиарды, если резервы внутреннего тепла достаточны, – однако тут речь не о луне, а о водяной планете.