Новое исследование показало, что под поверхностью Миранды может находиться океан

Новое исследование предполагает, что под поверхностью спутника Урана Миранды может находиться водный океан. Это открытие ставит под сомнение многие предположения об истории и составе спутника и может поместить его в один ряд с немногими избранными мирами в Солнечной системе, где потенциально возможна жизнь.

Несколько снимков, сделанных Вояджером-2 в 1986 году, показывают, что южное полушарие Миранды (единственная часть, которую мы видели) представляет собой мешанину из бороздчатой ​​местности, разделенную на четыре части грубыми уступами и областями с кратерами. Большинство исследователей подозревают, что эти странные структуры являются результатом приливных сил и нагрева внутри спутника.

Теперь исследователи пересмотрели снимки Вояджера. Они решили объяснить загадочную геологию Миранды, проведя обратную разработку особенностей поверхности, и работая в обратном направлении, чтобы выяснить, какой должна была быть внутренняя структура луны, чтобы сформировать ее геологию в ответ на приливное воздействие.

После предварительного картирования различных особенностей поверхности, таких как трещины, хребты и уникальные трапециевидные короны Миранды, ученые разработали компьютерную модель для проверки нескольких возможных структур недр спутника, сопоставляя прогнозируемые модели напряжений с фактической геологией поверхности.

Модель, обеспечивающая наилучшее соответствие между предсказанными структурами напряжений и наблюдаемыми поверхностными характеристиками, предполагает существование огромного океана под ледяной поверхностью Миранды примерно 100 — 500 миллионов лет назад.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Planetary Science, этот подповерхностный океан находился на глубине не менее 100 километров и был скрыт под ледяной корой толщиной не более 30 километров. Учитывая, что радиус Миранды составляет всего 235 километров, океан должен был заполнить почти половину тела луны. «Этот результат стал большим сюрпризом для нас, — говорит Кейлеб Стром, автор исследования.

Ученые полагают, что ключом к возникновению этого океана были приливные силы между Мирандой и близлежащими лунами. Эти регулярные гравитационные тяги могут быть усилены орбитальными резонансами — конфигурацией, в которой период каждой луны вокруг планеты является точным целым числом периодов других. Например, спутники Юпитера Ио и Европа имеют резонанс 2:1: на каждые два оборота Ио вокруг Юпитера Европа делает ровно один, что приводит к приливным силам, которые, как известно, поддерживают океан под поверхностью Европы.

Такие орбитальные конфигурации и возникающие приливные силы деформируют луны, как резиновые мячи, что приводит к трению и теплу, которые поддерживают тепло внутри. Это также создает напряжения, которые растрескивают поверхность, создавая богатый набор геологических особенностей. Численное моделирование показало, что Миранда и ее соседние луны, вероятно, имели такой резонанс в прошлом, предлагая потенциальный механизм, который мог согреть внутренности Миранды, чтобы создать и поддерживать подповерхностный океан.

В какой-то момент орбитальный «балет спутников» рассинхронизировался, замедлив процесс нагрева, так что внутренности Миранды начали остывать и затвердевать. Но ученые не думают, что они уже полностью замерзли.

Если бы океан полностью замерз, он бы расширился и вызвал определенные характерные трещины на поверхности, которых там нет. Это говорит о том, что Миранда все еще остывает — и даже сейчас под ее поверхностью может быть океан. Современный океан Миранды, вероятно, относительно неглубокий, отметил Кейлеб Стром. «Но предположение об океане внутри одной из самых далеких лун в Солнечной системе поразительно».

«Мы не узнаем наверняка, есть ли там океан, пока не вернемся и не соберем больше данных», — сказал он. «Мы выжимаем из снимков Вояджера 2 последние научные данные. На данный момент мы взволнованы возможностями и с нетерпением ждем возвращения, чтобы подробно изучить Уран и его потенциальные океанические луны».

В настоящее время существует концепция орбитальной миссии по изучению Урана и его спутников — Uranus Orbiter and Probe (UOP, орбитальный аппарат и зонд Урана). Эта концепция разрабатывается как потенциальная крупная стратегическая научная миссия НАСА. Научная фаза продлится 4,5 года и будет включать в себя многочисленные пролёты каждого из главных спутников Урана.

Первоначальное предложение предусматривало запуск миссии UOP в 2031 году с использованием ракеты-носителя Falcon Heavy и гравитационным маневром возле Юпитера, что позволило бы достичь Урана в 2044 году. Однако в 2023 году НАСА объявило, что из-за дефицита производства плутония запуск запланирован на середину-конец 2030-х годов.