Ледяные спутники, такие как Мимас, могут скрывать кипящие океаны

Внутри небольших ледяных спутников вода может достигать «тройной точки», вызывая кипение, что влияет на особенности их поверхности.

Об этом рассказывают в Калифорнийском университете в Дэвисе, передают OstanniPodii.com.

Внешние планеты Солнечной системы окружены ледяными спутниками. Некоторые из них, такие как спутник Сатурна Энцелад, известны тем, что между ледяной оболочкой и каменистым ядром они имеют океаны жидкой воды и могут быть лучшими местами в нашей планетной системе для поиска внеземной жизни. Новое исследование, опубликованное 24 ноября в журнале Nature Astronomy, проливает свет на то, что может происходить под поверхностью этих миров, и дает представление о том, как могли сформироваться их разнообразные геологические особенности.

«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 исследования. «Нас интересуют процессы, которые формируют их эволюцию на протяжении миллионов лет, и это позволяет нам думать о том, каким будет поверхностный вид океанического мира».

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, вращаясь вокруг планеты, могут взаимодействовать, что приводит к периодам более высокого и более низкого нагрева. Более высокий нагрев может растопить и истончить ледяной слой; когда нагрев уменьшается, лед становится толще.

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» Энцелада.

Но что происходит, когда идет обратное и ледяная оболочка тает снизу? Исследователи пришли к выводу, что это может вызвать кипение океана.

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 — состояния вещества, при котором его твердая, жидкая и газообразная формы находятся в равновесии, то есть лед, жидкая вода и водяной пар могут сосуществовать.

Снимки Миранды, сделанные космическим зондом «Вояджер-2», показывают четкие участки хребтов и скал, которые называются коронами. Наличие этих особенностей может объяснить кипящий океан.

Мимас имеет диаметр 400 километров и покрыт кратерами, включая очень большой кратер, благодаря которому он получил 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 истончения, наличие океана можно совместить с геологически мертвой поверхностью.

Важен размер этих спутников. На более крупных ледяных спутниках, таких как Титания (другой спутник Урана), как подсчитала команда, падение давления от таяния льда привело бы к растрескиванию ледяной оболочки до достижения тройной точки воды. Авторы считают, что геология Титании могла быть результатом периода истончения ледяной оболочки, за которым последовало ее утолщение.

Так же как геология Земли помогает нам понять, почему наша планета выглядит так, как она выглядит после миллиардов лет изменений, понимание геологических процессов на этих спутниках может помочь нам понять, почему они имеют такую форму.

Соавторами исследования являются ученые из Калифорнийского университета в Беркли, Юго-западного исследовательского института (Боулдер) и Института планетных наук (Тусон). Работа была частично поддержана NASA.