В Солнечной системе известно несколько десятков ледяных спутников планет. В то же время свидетельства существования подледных океанов есть только для нескольких крупнейших из них. Однако ученые считают, что то же самое может касаться и меньших спутников.
Ледяные спутники Солнечной системы
Наружные планеты Солнечной системы окружены ледяными спутниками. Некоторые из них, такие как спутник Сатурна Энцелад, известны тем, что между ледяной оболочкой и скалистым ядром есть океаны жидкой воды и могут быть лучшими местами в нашей Солнечной системе для поиска внеземной жизни. Новое исследование проливает свет на то, что может происходить под поверхностью этих миров, и дает представление о формировании их разнообразных геологических особенностей.
«Не о всех этих спутниках известно, что они имеют океаны, но мы знаем, что некоторые из них имеют, — сказал Макс Рудольф, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе и главный автор статьи. — Нас интересуют процессы, формирующие их эволюцию на протяжении миллионов лет, и это позволяет нам думать о том, каким будет поверхностный вид океанического мира».
Геология ледяных спутников
От гор до землетрясений — геология поверхности Земли определяется движением и плавлением горных пород в глубинах планеты. На ледяных спутниках геология определяется действием воды и льда.
Эти миры нагреваются приливными силами от планеты, вокруг которой они вращаются. Спутники могут также взаимодействовать между собой, что вызывает периоды большего или меньшего нагрева. При повышенном нагреве ледяной слой может плавиться и истончаться; когда же нагрев уменьшается, лед снова утолщается.
Рудольф и его коллеги ранее исследовали, что происходит, когда ледяная оболочка становится толще. Они обнаружили, что, поскольку лед имеет больший объем, чем жидкая вода, замерзание оказывает давление на ледяную оболочку, что может привести к появлению таких особенностей, как «тигровые полосы» на Энцеладе.
Но что происходит, когда случается обратное и ледяная оболочка тает снизу? Исследователи пришли к выводу, что это может вызвать кипение океана.
Кипение океана, когда ледовые оболочки тают
Это происходит потому, что когда лед тает и превращается в менее плотную жидкую воду, давление падает. Рудольф и его коллеги подсчитали, что по крайней мере на самых маленьких ледяных спутниках, таких как Мимас и Энцелад Сатурна или Миранда, спутник Урана, давление может упасть настолько, что достигнет тройной точки, в которой лед, жидкая вода и водяной пар могут сосуществовать.
Снимки Миранда, сделанные космическим зондом Voyager 2, показывают четко выраженные участки хребтов и скал, которые называются коронами. Кипение океана может объяснить, как образовались эти особенности.
Мимас имеет диаметр менее 250 миль и покрыт кратерами, включая очень большой кратер, принесший ему прозвище «Звезда смерти». По словам Рудольфа, он кажется геологически мертвым, но колебания в его движении указывают на наличие океана. Поскольку не ожидается, что ледяная оболочка Мимаса разорвется в результате ее утончения, наличие океана можно соединить с геологически мертвой поверхностью.
Размер спутника и его влияние на ледяную оболочку
Размер этих спутников имеет немаловажное значение. На больших ледяных спутниках, таких как Титания, другой спутник Урана, падение давления от таяния льда привело бы к растрескиванию ледяной оболочки до достижения тройной точки воды, подсчитала команда. Авторы считают, что геология Титании могла быть результатом периода истончения ледяной оболочки с последующим утолщением.
Рудольф отмечает, что так же, как геология Земли помогает понять, почему наша планета выглядит именно так после миллиардов лет изменений, понимание геологических процессов на этих спутниках может объяснить, почему они имеют нынешние особенности.
По материалам phys.org
