Поиск подповерхностных океанов на лунах Урана: методы и перспективы миссии UOP

Уран, седьмая планета Солнечной системы, долгое время оставалась одной из наименее изученных. Лишь краткий визит «Вояджера-2» в 1986 году приоткрыл завесу тайны над этой ледяной гигантской системой, оставив больше вопросов, чем ответов. Особый интерес представляют пять крупнейших лун Урана — Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон и Миранда. Ученые предполагают, что под их ледяной поверхностью могут скрываться глобальные океаны жидкой воды, подобные тем, что обнаружены на Европе и Энцеладе. Но как доказать их существование на таком колоссальном расстоянии от Солнца, где солнечного света почти нет?

Ответ на этот вопрос может дать будущая миссия Uranus Orbiter and Probe (UOP), признанная одним из главных приоритетов в Планетарном научном обзоре 2023–2032 годов. На 56-й конференции по науке о Луне и планетах (LPSC 2025) команда исследователей из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) представила новаторское исследование, посвященное методам обнаружения подледных океанов на лунах Урана. В основе их подхода — радио- и гравитационные измерения, которые уже доказали свою эффективность при изучении спутников Юпитера и Сатурна.

Ключевые методы обнаружения подповерхностных океанов

Один из главных способов выявления скрытых океанов — анализ либрации (колебаний) лун при их вращении вокруг Урана. Если под ледяной корой существует жидкий слой, это влияет на характер вращения спутника, вызывая небольшие, но измеримые отклонения. Например, на Европе и Энцеладе либрации помогли подтвердить наличие глобальных океанов. Однако для лун Урана задача сложнее: если их ледяная кора слишком толстая, сигнал может быть слишком слабым для обнаружения.

Исследователи JPL провели компьютерное моделирование, чтобы оценить, сможет ли UOP с высокой точностью измерить либрации пяти крупнейших лун. Результаты показали, что в некоторых случаях амплитуду колебаний можно зафиксировать с точностью до нескольких десятков метров, что достаточно для обнаружения океана под тонкой ледяной оболочкой. Однако если кора окажется слишком массивной, как на Ганимеде или Каллисто, метод может не сработать.

Помимо либраций, миссия UOP планирует использовать гравитационные измерения (изменения орбитальной скорости аппарата при пролете рядом со спутниками) и радио эксперименты (анализ доплеровского смещения сигналов для изучения внутренней структуры лун). Эти методы дополнят данные оптических камер, инфракрасных спектрометров и магнитометров, что позволит составить полную картину внутреннего строения спутников.

Океаны на лунах Урана

Если подповерхностные океаны на лунах Урана действительно существуют, это перевернет наши представления о потенциальной обитаемости ледяных миров. Источником тепла, предотвращающим замерзание воды, могут быть приливные силы Урана или радиоактивный распад в недрах лун. В таком случае эти океаны могут быть потенциальными убежищами для жизни, несмотря на колоссальную удаленность от Солнца.

Кроме того, UOP поможет ответить на другие фундаментальные вопросы:

• Как формировалась система Урана? Его луны, в отличие от галилеевых спутников Юпитера, демонстрируют сложную геологию, включая следы криовулканизма.
• Есть ли связь между подповерхностными океанами и магнитным полем Урана? Это может пролить свет на динамику ледяных гигантов.
• Как химический состав океанов (если они есть) отличается от океанов Европы и Энцелада?

Долгий путь к открытиям

Запуск UOP запланирован только на 2030-е годы, а прибытие к Урану — на 2040-е. Однако уже сейчас ученые закладывают основы для будущих открытий, используя современное моделирование и опыт предыдущих миссий.

Если подповерхностные океаны будут обнаружены, это сделает систему Урана одной из самых интригующих целей для астробиологических исследований. А пока человечество лишь в начале пути к пониманию того, какие тайны скрывают эти далекие ледяные миры.