Чтобы изучить потенциальные объяснения глубоких каналов или оврагов, наблюдаемых на Весте, ученые использовали испытательный стенд для моделирования ледяных сред в грязном вакууме JPL, или DUSTIE, для моделирования условий на гигантском астероиде, которые могут возникнуть после удара метеороидов о поверхность. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Усеянные кратерами поверхности многих небесных тел в нашей солнечной системе являются явным свидетельством воздействия метеоритов и другого космического мусора на протяжении 4,6 миллиардов лет. Но на некоторых мирах, включая гигантский астероид Веста, который исследовала миссия НАСА «Рассвет», на поверхности также есть глубокие каналы или овраги, происхождение которых до конца не изучено.
Основная гипотеза утверждает, что они образовались из потоков сухого мусора, вызванных геофизическими процессами, такими как удары метеоритов, и изменениями температуры из-за воздействия солнца. Однако недавнее исследование НАСА предоставило некоторые доказательства того, что воздействие на Весту могло спровоцировать менее очевидный геологический процесс: внезапные и короткие потоки воды, которые прорезали овраги и отложили веера отложений.
Используя лабораторное оборудование для имитации условий на Весте, исследование, опубликованное в The Planetary Science Journal, впервые подробно описало, из чего может состоять жидкость и как долго она будет течь, прежде чем замерзнет.
Хотя существование замороженных отложений рассола на Весте не подтверждено, ученые ранее предполагали, что удары метеороидов могли обнажить и растопить лед, лежащий под поверхностью таких миров, как Веста. В этом сценарии потоки, возникающие в результате этого процесса, могли бы оставить на поверхности овраги и другие элементы поверхности, напоминающие земные.
Но как могли безвоздушные миры — небесные тела без атмосферы, находящиеся под сильным космическим вакуумом — содержать жидкости на поверхности достаточно долго, чтобы они могли течь? Такой процесс противоречил бы пониманию того, что жидкости быстро дестабилизируются в вакууме, превращаясь в газ при падении давления.
«Мало того, что удары вызывают поток жидкости на поверхности, жидкости активны достаточно долго, чтобы создать определенные особенности поверхности», — сказала руководитель проекта и планетолог Дженнифер Скалли из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, где проводились эксперименты. «Но как долго? Большинство жидкостей быстро становятся нестабильными на этих безвоздушных телах, где космический вакуум непреклонен».
Критическим компонентом оказывается хлорид натрия — поваренная соль. Эксперименты показали, что в условиях, подобных тем, что были на Весте, чистая вода замерзала практически мгновенно, а соленые жидкости оставались жидкими не менее часа. «Этого достаточно, чтобы сформировать связанные с потоком особенности, выявленные на Весте, на что, по оценкам, потребуется до получаса», — сказал ведущий автор Майкл Дж. Постон из Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио.
Запущенный в 2007 году космический корабль Dawn отправился к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером, проведя вокруг Весты 14 месяцев, а вокруг Цереры — почти четыре года. Перед завершением миссии в 2018 году миссия обнаружила доказательства того, что на Церере находился подземный резервуар с рассолом и, возможно, он все еще переносит рассолы из недр на поверхность. Недавнее исследование дает представление о процессах на Церере, но фокусируется на Весте, где лед и соли могут образовывать соленую жидкость при нагревании в результате удара, говорят ученые.
Космический корабль НАСА Dawn сделал это изображение Весты, когда она покинула орбиту гигантского астероида в 2012 году. Кадрирующая камера смотрела вниз на северный полюс, который находится в середине изображения. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/UCLA/MPS/DLR/IDA.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса с более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Воссоздание Весты
Чтобы воссоздать условия, подобные Весте, которые могли бы возникнуть после падения метеорита, ученые воспользовались испытательной камерой в Лаборатории реактивного движения под названием «Испытательный стенд для моделирования грязного вакуума для ледяной среды» или DUSTIE. Быстро снизив давление воздуха вокруг образцов жидкости, они имитировали среду вокруг жидкости, выходящей на поверхность. В условиях вакуума чистая вода мгновенно замерзала. Но соленые жидкости оставались там дольше, продолжая течь, прежде чем замерзнуть.
Рассолы, с которыми они экспериментировали, имели глубину чуть больше дюйма (несколько сантиметров); Ученые пришли к выводу, что для повторного замерзания потоков на Весте глубиной от нескольких ярдов до десятков ярдов потребуется еще больше времени.
Исследователи также смогли воссоздать «крышки» замороженного материала, которые, как предполагалось, образовывались в рассолах. По сути, это замороженный верхний слой, крышки стабилизируют жидкость под ними, защищая ее от воздействия космического вакуума (или, в данном случае, вакуума камеры Дасти) и помогая жидкости течь дольше, прежде чем снова замерзнуть.
Это явление похоже на то, как на Земле лава течет по лавовым трубкам дальше, чем при воздействии низких температур поверхности. Это также совпадает с исследованиями моделирования, проводимыми вокруг потенциальных грязевых вулканов на Марсе и вулканов, которые могли извергать ледяной материал из вулканов на спутнике Юпитера Европе.
«Наши результаты способствуют растущему объему работ, в которых используются лабораторные эксперименты, чтобы понять, как долго сохраняются жидкости в различных мирах», — сказала Скалли.
