Ученые исследовали замерзшие оксиды углерода, покрывающие ледяной спутник Урана Ариэль. Предположительно, они могут исходить из океана, скрывающегося под его поверхностью. Однако к этой версии еще много вопросов.
Загадка углекислого льда на поверхности Ариэль
Поверхность спутника Урана Ариэль покрыта значительным количеством углекислого льда, особенно на его «заднем полушарии», которое всегда повернуто в сторону от направления орбитального движения луны. Этот факт вызывает удивление, поскольку даже в самых холодных местах системы Урана, а он находится в 20 раз дальше Солнца, чем Земля, углекислый газ легко превращается в газ и теряется в космосе.
Ученые предполагают, что есть какой-то источник, откуда углекислый газ все время попадает на поверхность Ариэль. Некоторые считают, что он образуется вследствие взаимодействия между поверхностью спутника и заряженными частицами в магнитосфере Урана в процессе радиолиза, когда молекулы расщепляются под действием ионизирующего излучения.
Но новое исследование, опубликованное 24 июля в The Astrophysical Journal Letters, склоняет чашу весов в пользу альтернативной теории: углекислый газ и другие молекулы выходят изнутри Ариэль, возможно, даже из подповерхностного жидкого океана.
Используя космический телескоп NASA James Webb для сбора химических спектров луны, а затем сравнивая их со спектрами смоделированных химических смесей в лаборатории, исследовательская группа под руководством Ричарда Картрайта из Лаборатории прикладной физики (APL) имени Джона Хопкинса в Лореле (штат Мэриленд) имеет одни из самых богатых залежей углекислого газа в Солнечной системе, составляющих слой примерно 10 мм толщиной.
Среди этих отложений была еще одна загадочная находка: первые отчетливые сигналы монооксида углерода.
Радиолиз и магнитное поле Урана
По словам Картрайта, радиолиз все еще может быть ответственен за часть этого пополнения. Лабораторные эксперименты показали, что радиационная бомбардировка водяного льда, смешанного с богатым углеродом материалом, может производить как углекислый газ, так и монооксид углерода. Таким образом, радиолиз может являться источником пополнения запасов и объяснить большое количество обеих молекул на «заднем полушарии» Ариэль.
Но остается много вопросов о магнитосфере Урана и степени ее взаимодействия со спутниками планеты. Еще во время пролета Voyager-2 мимо Урана почти 40 лет назад ученые подозревали, что такое взаимодействие может быть ограничено, поскольку ось магнитного поля Урана и плоскость орбиты его спутников смещены друг от друга примерно на 58 градусов. Последние модели подтвердили это предсказание.
Основная часть оксидов углерода может появляться из химических процессов, которые происходили (или все еще происходят) в водном океане под ледяной поверхностью Ариэль, проникая либо через трещины в ледяном покрове Луны, либо, возможно, даже через изверженные шлейфы. Более того, новые спектральные наблюдения намекают на то, что поверхность спутника может также содержать карбонатные минералы — соли, которые могут образоваться только через взаимодействие жидкой воды с горными породами.
Доказательства существования подповерхностного океана
Поверхность Ариэль покрыта каньонами, похожими на воронки, перекрестными канавками и гладкими пятнами, которые, как полагают, образовались вследствие криовулканических излияний, поэтому исследователи уже заподозрили, что спутник был или все еще может быть активным.
Исследование 2023 года под руководством Яна Коэна из APL даже предположило, что Ариэль и/или ее спутник Миранда могут выбрасывать материал в магнитосферу Урана, в том числе, возможно, через шлейфы.
«Все эти новые знания подчеркивают, насколько привлекательна система Урана, — сказал Коэн. — Независимо от того, идет ли речь о том, чтобы открыть ключи к тому, как сформировалась Солнечная система, лучше понять сложную магнитосферу планеты или определить, есть ли эти спутники потенциальными океаническими мирами, многие из нас в сообществе планетологов с нетерпением ждут будущей миссии по исследованию Урана».
В 2023 году в рамках десятилетнего обзора «Планетарная наука и астробиология» сообщество планетологов определило приоритетной первую специальную миссию на Уран, дающую надежду на то, что научное путешествие к бирюзовому ледяному гиганту уже на горизонте.
По материалам phys.org
