Юпитер и Сатурн обладают множеством крупных лун, чей диаметр достигает тысяч километров. Каждая из этих планет-гигантов имеет спутник, превосходящий по размеру Меркурий (речь о Ганимеде и Титане). Эти факты, а также наличие подледных океанов, делают данные небесные тела исключительно перспективными для научного изучения.
Неожиданное открытие в инфракрасном свете
Новое исследование, текст которого размещен на сервере препринтов Корнелльского университета, указывает на скрытые сложности для будущих миссий. Анализ инфракрасных снимков этих спутников выявил крайне низкую тепловую инерцию их поверхности. Это означает, что ночная сторона остывает быстрее, а дневная нагревается стремительнее, чем предполагали ученые.
Лед, похожий на пенопласт
Основываясь на скорости температурных изменений, авторы рассчитали плотность верхних слоев льда и получили поразительные результаты. Для крупных лун Юпитера верхние миллиметры представляют собой водный лед с экстремальной пористостью до 85 процентов. Его плотность сравнима с пенопластом. Даже на метровой глубине пористость остается высокой (50-70 процентов), напоминая по свойствам плотный снег, а не привычный нам лед.
Посадка: новые инженерные задачи
Хотя высокая пористость не гарантирует глубокого проваливания аппаратов из-за слабой гравитации (менее 1/7 земной), для тяжелых роботизированных платформ риски возрастают. Особенно критичен фактор посадки: на спутниках без плотной атмосферы (в отличие от Титана) спуск осуществляется на реактивной тяге. Раскаленные газы двигателей могут выдуть или разрыхлить экстремально пористый лед под аппаратом.
Это требует пересмотра конструкции посадочных опор: увеличения их площади и расстояния между ними. Особенно актуально это для будущих пилотируемых экспедиций к лунам Юпитера и Сатурна. Современный уровень разработки космических кораблей открывает путь для таких миссий уже в этом столетии.
Трудности передвижения планетоходов
Планетоходам на Ганимеде, Каллисто и других ледяных лунах потребуется особая осторожность. Перемещение по льду, чья плотность близка к снегу, грозит пробуксовкой и застреванием колесных аппаратов. Подобные ситуации, сопровождаемые подъемом реголита, исторически приводили к выходу из строя луноходов и марсоходов.
Гусеничная техника тоже не панацея: пористый лед может забиваться между элементами гусениц, ограничивая подвижность. Перспективные прыгающие планетоходы, разрабатываемые для Луны, также сталкиваются с вопросом: не погрузятся ли они в экстремально рыхлый лед спутников гигантских планет? Ответы ждут дальнейших исследований.
Глубокое бурение: дополнительные сложности
Ситуация на ледяных лунах Сатурна выглядит еще сложнее. Там пористость свыше 85 процентов наблюдается уже на метровой глубине, а значения в 70-80 процентов характерны и для больших глубин. Это усугубляет проблемы передвижения и создает новые вызовы для глубокого бурения к подледным океанам.
Буровая головка может создать отверстие, в которое начнет осыпаться особо рыхлый лед. Этот фактор необходимо учитывать при проектировании миссий по глубокому бурению.
Загадки пористости и будущие исследования
Причины различий в пористости между лунами Юпитера и Сатурна остаются неясными. Хотя у юпитерианских лун гравитация выше, моделирование показывает, что она сама по себе не объясняет столь значительной разницы в плотности льда.
Авторы отмечают неопределенность: дистанционные наблюдения не позволяют точно определить глубину и характер перехода к более плотным слоям льда. Сама причина экстремальной пористости внешнего слоя также загадочна. Рассматриваются гипотезы, например, постоянная бомбардировка микрометеоритами тел без существенной атмосферы, формирующая рыхлый реголит.
Источник: naked-science.ru