Спутник Урана Миранда известен как мир удивительных ледяных скал. Новые исследования привели ученых к мысли, что глубоко под скалами может скрываться океан.
Исследование спутника Урана Миранды
Новое исследование предполагает, что спутник Урана Миранда может содержать под своей поверхностью водный океан. Этот вывод бросает вызов многим предположениям об истории и составе этого небесного тела и может поставить его в один ряд с немногими избранными мирами в нашей Солнечной системе с потенциально пригодной для жизни средой.
«Найти доказательства существования океана внутри такого маленького объекта, как Миранда, невероятно странно», — говорит Том Нордхайм, планетолог из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле (штат Мэриленд) и соавтор исследования, опубликованного в журнале The Planetary Science Journal.
Это исследование помогает развить версию о том, что некоторые из спутников Урана могут быть действительно интересными. Вокруг одной из самых отдаленных планет нашей Солнечной системы может существовать несколько океанских миров, что является одновременно захватывающим и причудливым.
Миранда выделяется среди спутников Солнечной системы. На нескольких снимках, сделанных Voyager-2 в 1986 году, видно, что ее южное полушарие (единственная часть, которую мы видели) — это череда ледяных скал, образующих желобчатый рельеф, изрезанный неровными уступами и кратерами, как квадраты на одеяле. Большинство исследователей подозревают, что эти причудливые структуры являются результатом приливных сил и нагревания луны.
Калеб Стром, аспирант Университета Северной Дакоты, который работал с Нордхаймом и Алексом Паттхоффом из Института планетарных наук в Аризоне, просмотрел снимки Voyager-2. Команда решила объяснить загадочную геологию Миранды путем обратного проектирования особенностей поверхности, работая в обратном направлении, чтобы выяснить, какой должна была быть внутренняя структура спутника, чтобы сформировать его геологию в ответ на приливные силы.
Подповерхностный океан и строение спутника Урана
После первого картографирования различных особенностей поверхности, таких как трещины, хребты и уникальная трапециевидная корона Миранды, команда разработала компьютерную модель для тестирования нескольких возможных структур недр луны, сопоставив предсказанные модели напряжений с реальной геологией поверхности.
Настройка, которая обеспечила наилучшее соответствие между прогнозируемыми структурами напряжений и наблюдаемыми особенностями поверхности, требовала существования огромного океана под ледяной поверхностью Миранды примерно 100–500 млн лет назад. Согласно исследованию, глубина этого подповерхностного океана составляла не менее 100 км, а толщина ледяной коры не превышала 30 км.
Учитывая, что Миранда имеет радиус всего 235 км, океан заполнил бы почти половину тела луны. «Этот результат стал большой неожиданностью для команды», — сказал Стром.
Исследователи считают, что ключевым фактором в создании этого океана были приливные силы между Мирандой и соседними спутниками. Эти регулярные гравитационные буксиры могут быть усилены орбитальными резонансами — конфигурацией, когда период обращения каждого спутника вокруг планеты является точным целым числом периодов других спутников.
Орбитальное воздействие на недра Миранды
Например, спутники Юпитера Ио и Европа имеют резонанс 2:1: на каждые две орбиты Ио вокруг Юпитера Европа делает ровно одну, что приводит к возникновению приливных сил, которые, как известно, поддерживают океан под поверхностью Европы.
Эти орбитальные конфигурации и, как следствие, приливные силы деформируют спутники, как резиновые мячи, что приводит к трению и теплу, которые поддерживают тепло внутри. Это также создает напряжения, которые растрескивают поверхность, создавая богатый гобелен геологических особенностей. Численное моделирование предполагает, что Миранда и ее соседние спутники, вероятно, имели такой резонанс в прошлом, предлагая потенциальный механизм, который мог разогреть недра Миранды, чтобы создать и поддерживать подземный океан.
В какой-то момент орбитальный балет лун десинхронизировался, замедлив процесс нагревания так, что недра луны начали охлаждаться и застывать. Но команда считает, что недра Миранды еще не полностью замерзли. Если бы океан полностью замерз, он бы расширился и вызвал определенные заметные трещины на поверхности, которых там нет.
Похожие случаи в Солнечной системе
Океана на Миранде не предполагалось. Ввиду его малого размера и старого возраста, ученые считали, что это, скорее всего, замерзший шар льда. Считалось, что остатки тепла от его образования давно рассеялись. Но, как отмечает Паттхофф, прогнозы относительно ледяных спутников могут быть ошибочными, о чем свидетельствует спутник Сатурна Энцелад.
До прибытия космического аппарата Cassini в 2004 году многие ученые считали Энцелад замерзшим шаром льда и скалы. Но на самом деле он скрывал в себе глобальный океан и активные геологические процессы. «Мало кто из ученых ожидал, что Энцелад будет геологически активным, — говорит Паттхофф. — Сейчас этот спутник является главной мишенью в поисках жизни за пределами Земли».
Миранда может быть похожим случаем. Она сопоставима по размеру и составу с Энцеладом и, согласно исследованию 2023 года, проведенному под руководством Яна Коэна из APL, может активно выбрасывать материал в космос. Если Миранда имеет океан, он может стать будущей целью для изучения пригодности к жизни. Однако Нордхайм предостерегает, что мы еще много не знаем о Миранде и спутниках Урана, чтобы делать предположения о существовании жизни.
«Мы не будем наверняка знать, есть ли там океан, пока не вернемся и не соберем больше данных», — говорит он. — Мы выжимаем последнюю научную информацию из снимков Voyager-2. Мы вдохновлены возможностями и стремимся вернуться, чтобы глубже изучить Уран и его потенциальные спутники-океаны».
По материалам phys.org
