Ученые до сих пор слишком мало знают о спутниках Урана. Вполне возможно, что в их глубинах скрываются океаны жидкой воды. Недавно исследователи создали программу, которая способна найти их по отклонениям в движении этих тел.
Запланированные миссии к Урану
Когда Voyager-1 пролетел мимо Урана в 1986 году, он сделал зернистые фотографии больших, покрытых льдом спутников. Теперь, почти 40 лет спустя, NASA планирует отправить к Урану еще один космический аппарат, на этот раз оборудованный инструментами, которые помогут выяснить, скрывают ли эти ледяные спутники океаны с жидкой водой.
Миссия все еще находится на ранней стадии планирования. Но исследователи из Института геофизики Техасского университета (UTIG) готовятся к ней, создавая новую компьютерную модель, которая может быть использована для обнаружения океанов подо льдом с помощью только камер космического аппарата.
Это исследование важно, поскольку ученые не знают, какой метод обнаружения океанов будет лучше всего работать на Уране. Они хотят знать, есть ли там жидкая вода, поскольку именно она — ключевой ингредиент для жизни.
Колебания спутника планеты и обнаружение океанов
Новая компьютерная модель работает, анализируя небольшие колебания или колебания того, как Луна вращается на орбите своей материнской планеты. Отсюда можно будет вычислить, сколько воды, льда и камней содержится внутри. Меньшие колебания означают, что Луна преимущественно твердая, тогда как большие — что ледяная поверхность плавает в океане жидкой воды. В сочетании с гравитационными данными модель вычисляет глубину океана, а также толщину покрывающего его льда.
Уран, вместе с Нептуном, принадлежит к классу планет, которые называют ледяными гигантами. Астрономы обнаружили больше ледяных гигантских тел за пределами Солнечной системы, чем любой другой тип экзопланет. Если окажется, что спутники Урана имеют внутренние океаны, это может означать, что по всей Галактике существует огромное количество потенциально пригодных для жизни миров, говорит планетолог UTIG Дуг Хемингуэй, который разработал модель.
Исследование UTIG, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, поможет ученым и инженерам миссии повысить шансы на обнаружение океанов. UTIG является исследовательским подразделением Школы геонаук Джексона при Техасском университете в Остине.
Все крупные спутники Солнечной системы, включая Уран, являются приливно-отливными. Это означает, что гравитация подстроила их спин так, что они всегда повернуты к родительской планете одной и той же стороной во время движения по орбите. Однако это не означает, что их спин полностью фиксирован и все приливно-отливные спутники колеблются вперед-назад во время движения по орбите. Определение степени этих колебаний будет ключом к пониманию того, есть ли на спутниках Урана океаны, и если да, то насколько большими они могут быть.
Луны с жидким водным океаном, плещущимся внутри, будут колебаться сильнее, чем те, что являются твердыми насквозь. Впрочем, даже самые большие океаны вызывают лишь незначительные колебания — вращение Луны может отклоняться лишь на несколько сотен футов, когда она движется по своей орбите.
Этого все еще достаточно для обнаружения пролетающими мимо космическими аппаратами. Кстати, ранее этот метод уже использовался для подтверждения того, что спутник Сатурна Энцелад имеет внутренний глобальный океан.
Как космический аппарат будет обнаруживать океан на спутнике?
Чтобы выяснить, сработает ли этот метод на Уране, Хемингуэй провел теоретические расчеты для пяти его спутников и предложил ряд правдоподобных сценариев. Например, если спутник Урана Ариэль колеблется на 300 футов, то, вероятно, он имеет океан глубиной 100 миль, окруженный ледяным панцирем толщиной 20 миль.
Обнаружение меньших океанов будет означать, что космическому аппарату придется подлететь ближе, или оснастить его более мощными камерами. Но модель дает разработчикам миссии логарифмическую линейку, чтобы знать, что сработает, говорит доцент UTIG Криста Содерлунд.
Следующим шагом, по словам Хемингуэя, будет расширение модели за счет включения измерений других инструментов, чтобы увидеть, как они улучшают картину интерьеров луны. Статья в журнале была написана в соавторстве с Фрэнсисом Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.
По материалам phys.org
