Крижані супутники, такі як Мімас, можуть приховувати киплячі океани

Всередині невеликих крижаних супутників вода може досягати "потрійної точки", спричиняючи кипіння, що впливає на особливості їхньої поверхні.

Про це розповідають в Каліфорнійському університеті в Девісі, передають OstanniPodii.com.

Зовнішні планети Сонячної системи оточені крижаними супутниками. Деякі з них, такі як супутник Сатурна Енцелад, відомі тим, що між крижаною оболонкою та кам′янистим ядром вони мають океани рідкої води й можуть бути найкращими місцями в нашій планетній системі для пошуку позаземного життя. Нове дослідження, опубліковане 24 листопада в журналі Nature Astronomy, проливає світло на те, що може відбуватися під поверхнею цих світів, і дає уявлення щодо того, як могли сформуватися їхні різноманітні геологічні особливості.

«Не про всі ці супутники відомо, що вони мають океани, але ми знаємо, що деякі з них мають», — сказав Макс Рудольф, доцент кафедри наук про Землю та планети Каліфорнійського університету в Девісі та головний автор дослідження. «Нас цікавлять процеси, які формують їх еволюцію протягом мільйонів років, і це дозволяє нам думати про те, яким буде поверхневий вигляд океанічного світу».

Від гір до землетрусів — геологія поверхні Землі визначається рухом і плавленням гірських порід у глибинах планети. На крижаних супутниках геологія визначається дією води та льоду.

Ці світи нагріваються припливними силами від планети, навколо якої вони обертаються. Супутники, обертаючись навколо планети, можуть взаємодіяти, що призводить до періодів більш високого та більш низького нагрівання. Більш високе нагрівання може розтопити та стоншити крижаний шар; коли нагрівання зменшується, лід стає товстішим.

Рудольф і його колеги раніше досліджували, що відбувається, коли крижана оболонка стає товстішою. Вони виявили, що оскільки лід має більший об′єм, ніж рідка вода, замерзання чинить тиск на крижану оболонку, що може спричинити появу таких особливостей, як «тигрові смуги» Енцелада.

Але що стається, коли відбувається протилежне й крижана оболонка тане знизу? Дослідники дійшли висновку, що це може спричинити кипіння океану.

Це відбувається тому, що коли лід тане й перетворюється на менш щільну рідку воду, тиск падає. Рудольф і його колеги підрахували, що принаймні на найменших крижаних супутниках, таких як Мімас та Енцелад Сатурна або Міранда, супутник Урана, тиск може впасти настільки, що досягне потрійної точки — стану речовини, за якого його тверда, рідка та газоподібна форми знаходяться у рівновазі, тобто лід, рідка вода й водяна пара можуть співіснувати.

Знімки Міранди, зроблені космічним зондом «Вояджер-2», показують чіткі ділянки хребтів і скель, які називаються коронами. Наявність цих особливостей може пояснити киплячий океан.

Мімас має діаметр 400 кілометрів і покритий кратерами, включаючи дуже великий кратер, завдяки якому він отримав прізвисько «Зірка смерті». За словами Рудольфа, він здається геологічно мертвим, але коливання в його русі вказують на наявність океану. Оскільки не очікується, що крижана оболонка Мімаса розірветься в результаті її стоншення, наявність океану можна поєднати з геологічно мертвою поверхнею.

Важливим є розмір цих супутників. На більших крижаних супутниках, таких як Титанія (інший супутник Урана), як підрахувала команда, падіння тиску від танення льоду призвело б до розтріскування крижаної оболонки до досягнення потрійної точки води. Автори вважають, що геологія Титанії могла бути результатом періоду потоншання крижаної оболонки, за яким наступило її потовщення.

Так само як геологія Землі допомагає нам зрозуміти, чому наша планета виглядає так, як вона виглядає після мільярдів років змін, розуміння геологічних процесів на цих супутниках може допомогти нам зрозуміти, чому вони мають таку форму.

Співавторами дослідження є науковці з Каліфорнійського університету в Берклі, Південно-західного дослідницького інституту (Боулдер) та Інституту планетних наук (Тусон). Робота була частково підтримана NASA.

• Мімас