Новые исследования проливают свет на загадочные особенности безвоздушных миров

Фото из открытых источников

В период с 2011 по 2018 год миссия NASA Dawn провела расширенные наблюдения за Церерой и Вестой, крупнейшими телами в Главном поясе астероидов. Целью миссии было рассмотрение вопросов о формировании Солнечной системы, поскольку астероиды являются остатками материала от процесса, который начался примерно 4,5 миллиарда лет назад. Церера и Веста были выбраны потому, что Церера в основном состоит изо льда, в то время как Веста в основном состоит из камня. За годы своего обращения вокруг этих тел Dawn обнаружил несколько интересных особенностей на их поверхностях.

Это включало загадочные особенности потока, похожие на те, что наблюдались на других безвоздушных телах, таких как спутник Юпитера Европа. В недавнем исследовании Майкл Дж. Постон из Юго-Западного исследовательского института (SWRI), сотрудничая с командой из Лаборатории реактивного движения НАСА, попытаться объяснить наличие этих особенностей. В статье, подробно описывающей их выводы, ученые описали, как условия после удара могли временно создавать жидкие рассолы, которые текут по поверхности, создавая изогнутые овраги и откладывая веера обломков вдоль стен ударных кратеров.

Майкл Дж. Постон, ведущий автор исследования, является руководителем группы лабораторных исследований (космическая наука) в SwRI. К нему присоединилась группа исследователей из NASA JPL в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) и Airborne Snow Observatories, включая Дженнифер Скалли — планетарного геолога NASA JPL и ассоциированного члена научной миссии Dawn. Статья, описывающая их выводы, была опубликована в журнале The Planetary Science Journal.

Безвоздушные тела часто подвергаются ударам астероидов, метеоритов и других обломков, которые образуют ударные кратеры и вызывают образование временной атмосферы над ними. На ледяных телах или телах с достаточным количеством летучих элементов (возможно, под поверхностью) это вызовет временные оттоки жидкой воды. Однако вода и другие летучие вещества (такие как аммиак, углекислый газ, метан и т. д.) теряют стабильность в условиях сильного вакуума. Для своего исследования команда стремилась изучить, как долго жидкость может потенциально течь по поверхности безвоздушных тел (таких как Церера и Веста) перед повторным замерзанием.

Для этого они смоделировали давление, которое испытывает лед на Весте после удара метеорита, и сколько времени потребуется жидкости, выделившейся из-под поверхности, чтобы снова замерзнуть. «Мы хотели исследовать нашу ранее предложенную идею о том, что лед под поверхностью безвоздушного мира может быть вырыт и расплавлен ударом, а затем растечься по стенкам ударного кратера, образуя отчетливые особенности поверхности», — сказал Скалли в недавнем пресс-релизе SwRI.

С этой целью группа поместила заполненные жидкостью контейнеры для образцов в модифицированную испытательную камеру в NASA JPL, чтобы смоделировать быстрое падение давления, которое происходит после удара по безвоздушным телам. Таким образом, они смогли смоделировать, как ведет себя жидкость, когда рассеивается временная атмосфера, созданная ударом. Согласно их результатам, падение давления было настолько быстрым, что испытательные жидкости немедленно и резко расширились, выбрасывая материал из контейнеров для образцов. 

«Благодаря нашим смоделированным воздействиям мы обнаружили, что чистая вода замерзала слишком быстро в вакууме, чтобы вызвать значимые изменения, но смеси соли и воды, или рассолы, оставались жидкими и текучими в течение как минимум одного часа. Этого достаточно, чтобы рассол дестабилизировал склоны на стенах кратеров на скалистых телах, вызвал эрозию и оползни и потенциально сформировал другие уникальные геологические особенности, обнаруженные на ледяных лунах», - объясняет Постон.

Эти результаты могут помочь объяснить происхождение подобных особенностей на других безвоздушных телах, таких как гладкие равнины Европы и паукообразная особенность в ее ударном кратере Мананнан (которая обусловлена «грязным льдом», существующим рядом с «чистым» водяным льдом). Они также могут пролить свет на пост-ударовные процессы на телах с очень тонкой атмосферой, таких как Марс. Это включает его овраги, которые имеют темные особенности, стекающие вниз, и веерообразные отложения мусора, которые образуются в присутствии текущей воды. Наконец, исследование может подтвердить существование подповерхностной воды в других негостеприимных средах по всей Солнечной системе.

«Если результаты исследований по этим сухим и безвоздушным или имеющим тонкую атмосферу телам совпадают, это показывает, что вода существовала на этих мирах в недавнем прошлом, что указывает на то, что вода все еще может быть выброшена при ударах», — объясняет Постон. «Там все еще может быть вода, которую можно найти». Это может иметь серьезные последствия для будущих миссий к этим телам, включая миссию NASA Europa Clipper. Эта миссия была запущена 14 октября 2024 года и выйдет на орбиту вокруг Европы к апрелю 2030 года.