Новые свидетельства древнего океана глубиной 170 км на спутнике Урана
Подземный океан на Ариэле: исследования и гипотезы
Новое исследование, опубликованное в журнале Icarus, проливает свет на эволюцию и характеристики подледного океана, скрывающегося под поверхностью Ариэля, одного из спутников Урана. Согласно полученным данным, в прошлом глубина этого океана могла превышать 170 километров, что делает его невероятно масштабным по сравнению с земными аналогами; для сравнения, средняя глубина Тихого океана составляет лишь 4 километра.
Ариэль представляет собой уникальный объект среди ледяных лун. Это самый яркий и второй по близости к Урану спутник, диаметр которого составляет 1159 километров. Он занимает четвертое место по величине в системе Урана и отличается сложной и разнородной геологией. На его поверхности соседствуют древние кратеры и молодые формы рельефа, такие как гладкие равнины, возможное свидетельство криовулканической активности. Кроме того, Ариэль обладает системой разломов, хребтов и грабенов — опущенных участков коры, — масштабы которых превосходят практически любые другие образования в Солнечной системе.
Именно эта впечатляющая и загадочная поверхность стала основным стимулом для проведения нового исследования. Научная группа поставила перед собой цель понять, как внутренняя структура спутника и его орбитальный эксцентриситет — степень отклонения орбиты от круговой — могли привести к формированию наблюдаемых сегодня структур. Оба этих фактора влияют на величину приливных напряжений, которые возникают под действием гравитации Урана и вызывают деформации ледяной коры.
Методология исследования включала картографирование крупных поверхностных структур и последующее компьютерное моделирование приливных напряжений. Как объяснил соавтор работы Алекс Паттофф из Института планетологии, в процессе орбитального движения форма Ариэля периодически искажается, становясь то более вытянутой, как мяч для регби, то снова приближаясь к сферической. Комбинируя модель этих деформаций с реальными наблюдениями, ученые смогли сделать выводы о прошлом эксцентриситете Ариэля и возможной толщине его подледного океана.
Результаты моделирования показали, что в прошлом эксцентриситет орбиты Ариэля составлял примерно 0.04, что примерно в 40 раз превышает его текущее значение. Хотя эта цифра может показаться незначительной, она указывает на орбиту, в четыре раза более эксцентричную, чем у Европы, спутника Юпитера, известного активными приливными процессами, которые формируют его поверхность. Такой уровень эксцентриситета достаточен для генерации значительных приливных сил, разогревающих недра и деформирующих ледяную кору.
Ключевым выводом работы является то, что для образования наблюдаемых на Ариэле разломов необходим подповерхностный океан. Как отметил Алекс Паттофф, возможны два сценария: либо существование очень тонкой ледяной коры над обширным океаном, либо сочетание более высокого эксцентриситета с меньшим по объему океаном. В любом случае, наличие жидкого водного слоя в прошлом или настоящем считается необходимым условием.
Данное исследование является частью серии работ, посвященных изучению внутреннего строения спутников Урана. В прошлом году та же группа ученых опубликовала аналогичное исследование о Миранде, которое также указало на возможное наличие у нее подземного океана. Таким образом, как заявил соавтор Том Нордхайм из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, система Урана может содержать как минимум два океанических мира. Это открытие повышает астробиологическую значимость данных тел.
Однако ученые подчеркивают, что текущие выводы основаны на ограниченных данных, так как старые снимки с аппарата «Вояджер-2» покрывают только южные полушария Ариэля и Миранды. Полученные модели позволяют прогнозировать, какие структуры, такие как разломы и хребты, могут быть обнаружены на не сфотографированных северных полушариях. Это создает научное обоснование для будущей миссии к Урану, которая смогла бы провести непосредственные наблюдения и подтвердить или уточнить эти гипотезы.
На сегодняшний день точный возраст глубокого океана Ариэля остается не установленным. Тем не менее, представленная работа вносит важный вклад в понимание эволюции и динамики океанических сред на ледяных телах внешней части Солнечной системы и задает направления для их дальнейшего изучения.