Спутник Урана Ариэль мог скрывать океан глубиной более 170 километров

Учёные из Планетологического института (PSI) представили новые доказательства того, что под ледяной корой спутника Урана Ариэля мог скрываться огромный океан глубиной более 170 километров. Для сравнения: средняя глубина Тихого океана составляет около 4 километров. Исследование опубликовано в журнале Icarus.

«Ариэль довольно уникален среди ледяных спутников», — отметил соавтор работы Алекс Паттхофф, старший научный сотрудник PSI.

Ариэль — самый яркий спутник Урана и второй по удалённости от планеты. Его диаметр составляет всего 1159 километров, что делает его четвёртым по величине в системе Урана. Несмотря на скромные размеры, поверхность Ариэля необычайно сложна: древние ударные кратеры соседствуют с гораздо более молодым рельефом. Некоторые гладкие области могли сформироваться в результате криовулканизма — процесса, при котором из недр ледяного мира извергаются вода, лёд или другие летучие вещества, а не расплавленная порода.

Поверхность Ариэля покрыта разломами, хребтами и грабенами — участками, где блоки коры опустились ниже окружающего рельефа. Некоторые из этих структур по масштабам превосходят почти всё, что встречается в Солнечной системе.

Именно эти гигантские образования и подтолкнули исследователей к новому анализу. Учёные хотели выяснить, как в прошлом выглядели недра и орбита Ариэля, чтобы возникли наблюдаемые сегодня разломы. Ключевой фактор — орбитальный эксцентриситет, то есть степень отклонения орбиты от идеальной окружности. Изменения внутренней структуры и эксцентриситета могли влиять на приливные напряжения в ледяной коре. Двигаясь вокруг Урана, спутник периодически растягивается и сжимается гравитационными силами, что способно создавать достаточное напряжение для образования крупных разломов.

«Сначала мы нанесли на карту крупные структуры, видимые на поверхности, а затем с помощью компьютерной программы смоделировали приливные напряжения, возникающие из-за того, что Ариэль деформируется от формы футбольного мяча к слегка вытянутой и обратно, приближаясь и удаляясь от Урана по своей орбите, — пояснил Паттхофф. — Сопоставив модель с тем, что мы видим на поверхности, мы можем делать выводы о прошлом эксцентриситете Ариэля и о том, насколько толстым мог быть его океан».

Исследователи пришли к выводу, что в прошлом орбитальный эксцентриситет Ариэля мог составлять около 0,04 — примерно в 40 раз больше нынешнего значения. Хотя такая орбита всё ещё выглядела бы почти круговой, разница значительно усиливала бы приливные силы. Эксцентриситет был бы примерно в четыре раза выше, чем у спутника Юпитера Европы, ледяная кора которой сильно раздроблена постоянным гравитационным растяжением и сжатием.

«Чтобы создать такие разломы, нужен либо очень тонкий лёд над очень большим океаном, либо более высокий эксцентриситет и океан поменьше, — говорит Паттхофф. — Но в любом случае нам нужен океан, чтобы объяснить разломы, которые мы видим на поверхности Ариэля».

Это уже второе исследование серии, посвящённой тому, что могло существовать под поверхностью спутников Урана. В прошлом году та же команда сообщила о похожих результатах для Миранды — ещё одного ледяного спутника Урана. Вместе эти находки позволяют предположить, что сразу несколько лун урановой системы могли содержать значительные подповерхностные океаны.

«Мы находим свидетельства того, что система Урана может скрывать два океанических мира, — заявил соавтор Том Нордхейм из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, руководитель гранта NASA Solar System Workings, финансировавшего исследования Миранды и Ариэля. — К сожалению, мы видели только южные полушария Ариэля и Миранды. Но наши результаты позволяют предсказать, что будущий космический аппарат может увидеть на неотснятых северных полушариях этих лун, например, где расположены разломы и хребты. В конечном счёте нам просто нужно вернуться в систему Урана и увидеть всё своими глазами».

Учёные пока не знают точно, когда именно существовал глубокий океан Ариэля и как долго он просуществовал. Однако новые результаты создают важную основу для будущих исследований того, как формируются, эволюционируют и со временем исчезают подповерхностные океаны на далёких ледяных мирах. Будущая миссия к Урану могла бы проверить предсказания исследователей, сфотографировав неизученные северные полушария Ариэля и Миранды и поискав ожидаемые разломы и хребты.

Источники:

Материалы предоставлены Планетологическим институтом. Оригинальный текст: Микайла Мейс Келли.