Новое исследование предполагает, что спутник Урана Миранда может содержать под своей поверхностью водный океан. Это открытие бросает вызов многим предположениям об истории и составе Луны и может поставить ее в один ряд с немногими избранными мирами в нашей солнечной системе с потенциальной жизнью. поддерживающая среда.
«Найти свидетельства существования океана внутри такого маленького объекта, как Миранда, невероятно удивительно», — сказал Том Нордхейм, планетолог из Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, и соавтор исследования, опубликованного в журнале The Планетарный научный журнал.
«Это помогает развивать историю о том, что некоторые из этих спутников Урана могут быть действительно интересными — что вокруг одной из самых далеких планет нашей солнечной системы может существовать несколько океанских миров, что одновременно захватывающе и странно».
Среди лун Солнечной системы выделяется Миранда. На нескольких изображениях, сделанных «Вояджером-2» в 1986 году, видно, что южное полушарие Миранды (единственная часть, которую мы видели) представляет собой мешанину из бороздчатой местности, напоминающую Франкенштейна, разделенную на четверти грубыми уступами и кратерами, как квадраты на одеяле. Большинство исследователей подозревают, что эти причудливые структуры являются результатом приливных сил и нагревания на Луне.
Калеб Стром, аспирант Университета Северной Дакоты, который работал с Нордхеймом и Алексом Паттоффом из Института планетарных наук в Аризоне, вновь обратился к изображениям «Вояджера-2». Команда намеревалась объяснить загадочную геологию Миранды путем обратного проектирования особенностей поверхности, работая в обратном направлении, чтобы раскрыть, какой должна была быть внутренняя структура Луны, чтобы сформировать геологию Луны в ответ на приливные силы.
После первого картирования различных особенностей поверхности, таких как трещины, хребты и уникальные трапециевидные короны Миранды, команда разработала компьютерную модель для проверки нескольких возможных структур внутренней части Луны, сопоставляя прогнозируемые модели напряжений с реальной геологией поверхности.
Установка, которая обеспечила наилучшее соответствие между предсказанными моделями напряжений и наблюдаемыми особенностями поверхности, требовала существования огромного океана под ледяной поверхностью Миранды около 100–500 миллионов лет назад. Согласно исследованию, этот подземный океан имел глубину не менее 62 миль (100 километров) и был скрыт под ледяной коркой толщиной не более 19 миль (30 километров).
Учитывая, что радиус Миранды составляет всего 146 миль (235 километров), океан заполнил бы почти половину тела Луны. «Этот результат стал большим сюрпризом для команды», — сказал Стром.
Исследователи полагают, что ключом к созданию этого океана были приливные силы между Мирандой и близлежащими лунами. Эти регулярные гравитационные тяги могут быть усилены орбитальными резонансами — конфигурацией, в которой период обращения каждой луны вокруг планеты является точным целым числом периодов других лун.
Спутники Юпитера Ио и Европа, например, имеют резонанс 2:1: на каждые две орбиты Ио, совершаемые вокруг Юпитера, Европа совершает ровно одну, что приводит к возникновению приливных сил, которые, как известно, поддерживают океан под поверхностью Европы.
Эти орбитальные конфигурации и возникающие приливные силы деформируют спутники, как резиновые шарики, что приводит к трению и нагреву, которые сохраняют тепло внутри. Это также создает напряжения, которые растрескивают поверхность, создавая богатую палитру геологических особенностей. Численное моделирование показало, что Миранда и соседние с ней спутники, вероятно, имели такой резонанс в прошлом, предлагая потенциальный механизм, который мог бы согреть внутреннюю часть Миранды, чтобы создать и поддерживать подземный океан.
В какой-то момент орбитальный балет лун рассинхронизировался, что замедлило процесс нагрева, так что внутренности луны начали остывать и затвердевать. Но команда не считает, что внутренняя часть Миранды еще полностью замерзла. Если бы океан полностью замерз, объяснил Нордхейм, он бы расширился и образовал бы на поверхности характерные трещины, которых на самом деле нет.
Это говорит о том, что Миранда все еще остывает и, возможно, даже сейчас под ее поверхностью находится океан. Современный океан Миранды, вероятно, относительно тонкий, отметил Стром. «Но предположение о наличии океана внутри одной из самых далеких лун Солнечной системы примечательно», — сказал он.
Миранде не предсказывали, что у нее будет океан. Учитывая его небольшой размер и возраст, ученые полагали, что это, скорее всего, замороженный ледяной шар. Предполагалось, что все оставшееся от его образования тепло давно рассеялось. Но, как отметил Паттофф, предсказания относительно ледяных лун могут быть ошибочными, о чем свидетельствует спутник Сатурна Энцелад.
До прибытия космического корабля «Кассини» в 2004 году многие учёные думали, что Энцелад — это замёрзший шар изо льда и камня. Но на самом деле здесь находился глобальный океан и активные геологические процессы. «Мало кто из учёных ожидал, что Энцелад будет геологически активным», — сказал Паттофф. «Однако, пока мы говорим, он выбрасывает водяной пар и лед из своего южного полушария». Энцелад теперь является главной целью в поисках жизни за пределами Земли.
Миранда может быть похожим случаем. По размеру и составу он сравним с Энцеладом, и, согласно исследованию 2023 года, проведенному Яном Коэном из APL, он может активно выбрасывать материал в космос. Если бы там был (или даже был) океан, он мог бы стать будущей целью для изучения обитаемости и жизни. Однако Нордхейм предупреждает, что мы еще слишком многого не знаем о Миранде и спутниках Урана, чтобы строить предположения о существовании жизни.
«Мы не будем знать наверняка, есть ли там океан, пока не вернемся и не соберем больше данных», — сказал он. «Мы выжимаем последние кусочки науки из изображений «Вояджера-2». На данный момент мы воодушевлены возможностями и стремимся вернуться к более глубокому изучению Урана и его потенциальных океанских спутников».
Раскрываем тайны ледяных спутников Урана
Ледяные спутники Урана очаровывают ученых с тех пор, как «Вояджер-2» сделал потрясающие изображения и ценные данные о них во время своего короткого пролета в 1986 году. Это последнее исследование, проводимое Калебом Стромом и Томом Нордхеймом из APL, является частью более широких усилий по изучению ледяных спутников Урана. APL, чтобы раскрыть тайны этих загадочных спутников и необычной планеты, вокруг которой они вращаются:
Информация от: Университетом Джонса Хопкинса