Иллюстрация эволюции ледяного панциря Мимаса, на которой изменения толщины ледяного панциря (ось Y) отстают от затухания эксцентриситета (перевернутая ось X). Время увеличивается справа от сюжета, а эксцентриситет уменьшается. Точки A, B и C связаны с карикатурами внутренней структуры, где равновесная толщина ледяного панциря (голубая пунктирная линия, «толщина EQ») перемещается к более толстым значениям по мере уменьшения эксцентриситета. Следовательно, ледяной панцирь сначала утончается, затем достигает временного теплового равновесия и, наконец, утолщается. Кредит: Алисса Роден
Спутник Сатурна Мимас мог вырастить огромный подземный океан, поскольку эксцентриситет его орбиты уменьшился до нынешнего значения и заставил его ледяную оболочку таять и истончаться.
«В нашей предыдущей работе мы обнаружили, что для того, чтобы Мимас сегодня был океаническим миром, в прошлом он должен был иметь гораздо более толстую ледяную оболочку. Лед к более тонкому льду был менее прозрачным», — сказал старший научный сотрудник Института планетарных наук Мэтью Э. Уокер. «В этой работе мы показали, что в настоящее время существует вероятность того, что ледяной панцирь истончается, даже несмотря на то, что эксцентриситет падает из-за приливного нагрева, но с геологической точки зрения океан должен быть очень молодым».
Уокер является соавтором книги «Эволюция молодого океана в пределах Мимаса», которая публикуется в журналах Earth and Planetary Science Letters. Алисса Роуз Роден из Юго-Западного исследовательского института — ведущий автор.
«Эксцентриситет — это то, что движет приливным нагревом. Сейчас он очень высок по сравнению с другими активными океанскими лунами, такими как соседний Энцелад. Мы думаем, что приливный нагрев является источником тепла, ответственным за нынешнее утончение оболочки», — сказал Уокер. «Однако приливный нагрев не является бесплатной энергией, поэтому, плавя оболочку, он вытягивает энергию из орбиты, что снижает эксцентриситет до тех пор, пока в конечном итоге не закруглит ее и не отключит все это».
Начало таяния должно было произойти, когда эксцентриситет Мимаса в два-три раза превышал нынешнее значение. Истончение ледяного панциря за последние 10 миллионов лет эволюции Мимаса соответствует его геологии.
«Обычно, когда мы думаем об океанских мирах, мы не видим большого количества кратеров, потому что окружающая среда всплывает на поверхность и в конечном итоге стирает их, как Европа или южный полюс Энцелада. Форма, центральная вершина и ненарушенная внутренняя часть кратера Гершель требуют что снаряд должен был быть толще в прошлом, когда образовался Гершель. Чтобы получить морфологию кратера, которую мы наблюдаем, на момент попадания снаряд должен был иметь длину не менее 55 километров», — сказал Уокер.
«Кратеры могут дать подсказку о наличии океана и толщине ледяного панциря благодаря их морфологии, например, по соотношению диаметра кратера и его глубины, а также по наличию центрального пика».
Мимас имеет радиус чуть менее 200 километров. Толщина внешней гидросферы, состоящей из льда и жидкости, по приблизительным оценкам составляет около 70 километров. Текущие оценки толщины ледяного панциря составляют от 20 до 30 километров, исходя из прецессии (вращательного движения оси вращающегося тела), или более узкий диапазон от 24 до 31 километра из-за либрации (небольшого колебания скорости вращения). Луны, из-за которой кажется, что она кивает вперед и назад) измерений, оставляя океан глубиной от 40 до 45 километров, прежде чем он ударится о скалу.
«Возможно, мы видим Мимас в особенно интересное время. Чтобы сопоставить текущий эксцентриситет и ограничения по толщине, основанные на информации о либрации, мы думаем, что все это должно было начаться не более 25 миллионов лет назад. Другими словами Мы думаем, что Мимас был полностью заморожен 10–25 миллионов лет назад, после чего его ледяной панцирь начал таять. Что изменилось, чтобы начать эту эпоху таяния, все еще выясняется», — сказал Уокер.
Информация от: Институтом планетарных наук.
