В период с 2011 по 2018 год НАСА сумерки Миссия провела обширные наблюдения за Церерой и Вестой, крупнейшими телами в главном поясе астероидов. Целью миссии было прояснение вопросов формирования Солнечной системы, поскольку астероиды представляют собой остаточный материал процесса, начавшегося около 4,5 миллиардов лет назад. Церера и Веста были выбраны потому, что Церера состоит в основном из льда, а Веста — в основном из камня. За годы пребывания Доун на орбите этих тел она обнаружила на их поверхности несколько интересных особенностей.
К ним относятся загадочные особенности потока, подобные тем, которые наблюдаются в других безвоздушных телах, таких как спутник Юпитера Европа. В недавнем исследовании Майкл Дж. Постон, исследователь из Юго-Западного исследовательского института (SWRI), недавно работал с командой Лаборатории реактивного движения НАСА, чтобы объяснить наличие этих особенностей. В документе, подробно описывающем свои выводы, они объяснили, как условия после удара могут временно вызвать жидкие рассолы, текущие по поверхности, создавая изогнутые каналы и откладывая веера обломков вдоль стенок ударных кратеров.
Майкл Дж. Постон, ведущий автор исследования, является руководителем группы лабораторных исследований (космические науки) в SwRI. К нему присоединилась группа исследователей из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнийском технологическом институте (Калифорнийский технологический институт) и Воздушно-снежных обсерваторий, в том числе Дженнифер Скалли — планетарный геолог из Лаборатории реактивного движения НАСА и сотрудник сумерки Команда научной миссии. Статья с описанием полученных результатов «Экспериментальное исследование времени жизни рассола и воды после воздействия на безвоздушные миры» была опубликована 21 октября в журнале Планетарный научный журнал.
Безвоздушные тела часто сталкиваются с астероидами, метеоритами и другими обломками, образуя ударные кратеры и вызывая над ними временную атмосферу. Для ледяных тел или тел с достаточным количеством летучих элементов (возможно, под поверхностью) это приводит к временному оттоку жидкой воды. Однако вода и другие летучие вещества (такие как аммиак, углекислый газ, метан и т. д.) теряют стабильность в условиях сильного вакуума. Для своего исследования команда хотела выяснить, как долго жидкость сможет течь по поверхности безвоздушных тел (таких как Церера и Веста), прежде чем она снова замерзнет.
Для этого они смоделировали давление, которому подвергается лед на Весте после удара метеорита, и сколько времени потребуется, чтобы жидкость, выпущенная из-под недр, снова замерзла. «Мы хотели изучить предложенную ранее идею о том, что лед под поверхностью безвоздушного мира может быть выкопан и расплавлен в результате удара, а затем течь вдоль стенок ударного кратера, образуя отчетливые поверхностные элементы», — сказала Скалли в недавнем отчете SwRI. пресс-релиз.
Для этого команда поместила заполненные жидкостью контейнеры с образцами в модифицированную испытательную камеру в Лаборатории реактивного движения НАСА, чтобы имитировать быстрое падение давления, которое происходит после столкновений с безвоздушными телами. Это позволило им смоделировать, как ведет себя жидкость, когда временная атмосфера, созданная в результате удара, рассеивается. Согласно их результатам, падение давления было настолько быстрым, что испытательные жидкости сразу же резко расширились, выбрасывая материал из контейнеров с образцами. Как объяснил Постон:
«Благодаря нашему моделированию воздействия мы обнаружили, что чистая вода в вакууме замерзла слишком быстро, чтобы вызвать какие-либо значимые изменения, но смеси соли и воды или рассолы оставались жидкими и текучими в течение как минимум часа. Этого достаточно, чтобы рассол дестабилизировал склоны стен кратеров на каменных телах, вызывая эрозию и оползни и потенциально формируя другие уникальные геологические особенности, обнаруженные на ледяных лунах».
Эти результаты могут помочь объяснить происхождение подобных структур на других безвоздушных телах, таких как гладкие равнины Европы и паукообразная структура в ударном кратере Мананнан (которая возникает из-за «грязного льда» рядом с «чистым» водяным льдом). Они также могли бы пролить свет на процессы после удара на телах с очень тонкой атмосферой, таких как Марс. К ним относятся овраги с их темными структурами, которые спускаются вниз по склону, и веерообразные отложения мусора, образующиеся при движении воды. В конечном счете, исследование может доказать существование подземных вод и в других негостеприимных средах по всей Солнечной системе.
«Если результаты одинаковы для этих сухих и безвоздушных тел или тел с тонкой атмосферой, это показывает, что вода существовала на этих мирах в недавнем прошлом, что позволяет предположить, что удары все еще могли выбрасывать воду», — сказал Постон. «Там все еще может быть вода». Это может иметь серьезные последствия для будущих миссий к этим небесным телам, включая миссию НАСА «Европа Клипер». Эта миссия стартовала 14 октября 2024 года и достигнет орбиты вокруг Европы к апрелю 2030 года.
Дополнительная литература: SwRI, The Planetary Science Journal.
