У спутника Урана Ариэля был подземный океан глубиной 170 км

Фото из открытых источников

Интерес к ледяным лунам неуклонно растёт, поскольку они всё больше привлекают внимание астробиологов. Некоторые из них привлекают основное внимание, например, Энцелад с его впечатляющими гейзерами. Но есть и интересные, которые могут скрываться среди ещё более толстых ледяных оболочек в системе Урана. В новой статье, опубликованной в журнале Icarus исследователями из Института планетологии, Университета Джонса Хопкинса и Университета Северной Дакоты, рассматривается, как может выглядеть Ариэль, четвёртый по величине спутник в системе Урана, под своей ледяной поверхностью.

К сожалению, у нас не так много качественных данных о лунах Урана. Первым (и единственным) зондом, посетившим его, был «Вояджер-2» в 1986 году. Во время этого визита он сделал единственные в истории снимки Ариэля «с близкого расстояния», как и многих других лун Урана. При этом он смог получить изображения только южной половины Луны, поэтому мы никогда не видели северную половину в деталях.

Но даже с этим относительно ограниченным набором данных, почти 40-летней давности, ещё есть новые открытия. Современное программное обеспечение помогает в этом: команда использует две разные системы для геологического картирования и моделирования напряжений соответственно.

Для картирования поверхности Ариэля авторы обратились к ArcGIS Pro, который обычно используется для создания карт, хотя обычно не на основе данных 40-летней давности. С его помощью команда нанесла на карту основные особенности поверхности, такие как разломы, хребты и «грабены», которые возникают, когда кора планеты опускается значительно ниже ее окружения, делая ее похожей на каньон. На Ариэле все это в изобилии, и в масштабе по сравнению с его размером, который затмевает практически любое другое место в Солнечной системе. Возможно, наиболее примечательными являются древние особенности, такие как кратеры, разбросанные по всей его поверхности. Но они также находятся рядом с относительно «новыми» особенностями, такими как плоские поверхности льда, которые могли недавно вырваться из недр луны.

Каждая из этих особенностей была создана каким-то процессом — скорее всего, тектоническим или криовулканическим. Чтобы выяснить, какое сочетание факторов могло бы привести к появлению современной поверхности, команда обратилась к программному пакету для моделирования напряжений SatStressGUI, специально разработанному для лун. Эта программа определяет четыре различных слоя моделируемой луны: каменное ядро, жидкий океан, «пластичный» (то есть не очень хрупкий) ледяной слой и внешний, хрупкий ледяной слой.

Используя эту структуру и изменяя такие переменные, как эксцентриситет орбиты (степень отклонения от окружности) и наклон (степень наклона относительно плоскости), а также вариации скорости или медленности формирования ледяного панциря, исследователи получили ряд картин напряжений. Затем им предстояло сопоставить эти картины с результатами, полученными на снимках, полученных «Вояджером-2».

Еще восемь лет назад Фрейзер обосновывал необходимость возвращения к системам ледяных гигантов.

Похоже, что наиболее вероятное значение эксцентриситета орбиты составляло 0,04, что может показаться не таким уж большим, но оно может серьёзно изменить внутреннее строение Луны. Фактически, этот эксцентриситет более чем в четыре раза превышает эксцентриситет Европы, известной своей неровной поверхностью. Столь высокий эксцентриситет мог быть обусловлен тем, что миллиарды лет назад Луна, вероятно, находилась в резонансе средних движений (MMR) с Умбриэлем и Мирандой, двумя соседними лунами. В такой ситуации, когда орбитальные периоды объектов представляют собой целые отношения, они регулярно оказывают гравитационное воздействие друг на друга.

Учитывая эволюцию орбиты Ариэля, авторы прогнозируют, что в какой-то момент своей истории на нём мог быть океан глубиной около 170 км. Для сравнения, средняя глубина Тихого океана составляет около 4 км. Таким образом, даже несмотря на небольшие размеры Ариэля (всего 1159 км в поперечнике), это означает, что во внешних областях Солнечной системы существовал довольно большой водоём с жидкой водой.

Учитывая, что этот анализ был выполнен на основе данных 40-летней давности лишь по половине поверхности Ариэля, очевидно, что есть возможности для совершенствования. Однако до сих пор нет графика финансирования миссии к системе Урана. В последнем обзоре «Десятилетия» приоритет отдавался орбитальному аппарату и зонду «Уран», но, учитывая недавние финансовые трудности агентства, совершенно новая миссия к далёкой планете вряд ли будет запущена. Пока не будет запущен ещё один зонд, энтузиасты Урана будут вынуждены анализировать и переанализировать данные, которые могут быть даже старше.