Желобообразные образования на спутнике Урана Ариэле могут быть окнами в его недра

Составное изображение, полученное узкоугольной камерой Voyager 2 24 января 1986 года, показывает густо изрытую и бороздчатую поверхность спутника Урана Ариэля. Автор: NASA/Jet Propulsion Laboratory

В прошлом году исследование, проведенное под руководством планетолога Ричарда Картрайта из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, предположило, что отложения льда из углекислого газа и других содержащих углерод молекул на спутнике Урана Ариэле, вероятно, возникли в результате химических процессов внутри спутника — возможно, даже из подповерхностного океана.

Теперь новое исследование может пролить свет на то, как эти материалы достигли (или даже все еще достигают) поверхности. Новое исследование, проведенное под руководством планетарного геолога APL Хлои Беддингфилд, указывает на срединные канавки — траншеи, прорезающие массивные каньоны Ариэля — как на вероятные каналы для этого обмена.

Результаты исследования, опубликованные 3 февраля в журнале The Planetary Science Journal, свидетельствуют о том, что эти борозды являются центрами спрединга, подобными тем, которые создают новую океаническую кору на дне морей Земли, вынося на поверхность внутренний материал.

«Если мы правы, то эти срединные канавки, вероятно, являются лучшими кандидатами на получение этих отложений оксида углерода и раскрытие дополнительных деталей о недрах луны», — сказал Беддингфилд. «Никакие другие особенности поверхности не показывают свидетельств облегчения перемещения материалов изнутри Ариэля, что делает это открытие особенно захватывающим».

Среди самых молодых известных особенностей поверхности Ариэля, бороздки давно подозреваются как продукты сложного взаимодействия тектонической и вулканической активности. Используя изображения, полученные космическим аппаратом НАСА Voyager 2 (единственная миссия, пролетевшая мимо Урана и его лун), исследовательская группа предположила, что бороздки могли образоваться через трещины или вулканические каналы.

На снимке поверхности Ариэля, сделанном Voyager 2, видна срединная канавка (отмечена стрелкой), которая, по мнению новых исследований, является центром распространения, где откладывается новый поверхностный материал. Изображение было обрезано и изменено для большей выразительности. Автор: NASA/Jet Propulsion Laboratory

Но новый анализ сильно склоняется к распространению центров. Например, стены каньона, фланкирующие канавки, подходят друг к другу как кусочки пазла, когда их центральные этажи удалены цифровым способом. А на дне каньона в некоторых местах видны регулярно расположенные гребни — похожие на следы строительного экскаватора — соответствующие серии отложений материала.

Центры распространения возникают из конвекционных ячеек под корой, пояснил Беддингфилд. Тепло из недр Ариэля заставляет материал подниматься, раскалывая поверхность и раздвигая ее по мере того, как материал внедряется и постепенно остывает.

Любопытно, что Ариэль и несколько других лун Урана пережили несколько периодов геологической активности, вероятно, вызванной приливными силами. Эти силы, возникающие из-за резонансов периодов лун — когда их орбитальные периоды совпадают в точных соотношениях — заставили их ледяные недра циклически меняться между фазами нагревания, в некоторых случаях таяния и замерзания.

«Это захватывающая ситуация — как этот цикл влияет на эти луны, их эволюцию и их характеристики», — сказал Беддингфилд.

Ученые полагают, что эти резонансы помогли сохранить океаны под Ариэлем и его меньшим соседом Мирандой. Например, исследование 2024 года, соавтором которого был Том Нордхейм из APL, предположило, что такие резонансы сформировали океан внутри Миранды, и что этот океан может существовать и сегодня.

Геологическая карта и снимки Ариэля, сделанные МКС с Вояджера-2. Автор: The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/PSJ/ad9d3f

Говоря о возможном океане Ариэля, Нордхейм подчеркнул важность срединных борозд для понимания вероятной короткой продолжительности жизни оксидов углерода. «Эти новые результаты предполагают возможный механизм размещения свежего материала и короткоживущих соединений, включая оксид углерода и, возможно, виды, содержащие аммиак, на поверхности», - сказал он.

Ариэль также может содержать тонкий остаточный океан, хотя Беддингфилд по-прежнему осторожен в проведении прямых связей между этим океаном и срединными бороздами.

«Размер возможного океана Ариэля и его глубину под поверхностью можно только оценить, но он может быть слишком изолирован, чтобы взаимодействовать с центрами спрединга», — сказала она. «Мы просто многого не знаем. И хотя на поверхности Ариэля присутствуют льды из оксида углерода, до сих пор неясно, связаны ли они с бороздами, поскольку у Voyager 2 не было инструментов, которые могли бы составить карту распределения льдов».

Чтобы найти ответы, Картрайт подчеркнул необходимость дальнейших исследований и важность специальной миссии к Урану. «Нам нужен орбитальный аппарат, который сможет совершать близкие пролеты вокруг Ариэля, детально картировать его срединные бороздки и анализировать их спектральные сигнатуры для таких компонентов, как углекислый газ и окись углерода», — сказал он. «Если углеродсодержащие молекулы концентрируются вдоль этих бороздок, то это будет весомым аргументом в пользу идеи, что они являются окнами во внутренние части Ариэля».

Поскольку Уран поднимается в рейтинге приоритетов исследований, Ариэль и его загадочные срединные бороздки вскоре могут оказаться под пристальным вниманием, что предоставит беспрецедентную возможность заглянуть в прошлое луны и, возможно, даже в ее настоящее.

Больше информации: Chloe B. Beddingfield et al, Ariel's Medial Grooves: Spreading Centers on a Candidate Ocean World, The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/PSJ/ad9d3f

Источник: Johns Hopkins University