4 супутники Урана можуть мати підповерхневі океани

Нове дослідження найбільших супутників Урана показує, що чотири з них можуть містити воду. Робота також показує, як океани можуть існувати в малоймовірних місцях нашої Сонячної системи.

Про це розповідають в Лабораторії реактивного руху (JPL) НАСА в Південній Каліфорнії, передають OstanniPodii.com.

Повторний аналіз даних від космічного апарату "Вояджер" і нове комп′ютерне моделювання дали змогу вченим НАСА дійти висновку, що чотири найбільші супутники Урана ймовірно містять океанічний шар між ядрами та крижаною корою. Їхнє дослідження є першим, у якому детально описується еволюція внутрішнього складу й структури всіх п′яти великих супутників: Аріеля, Умбріеля, Титанії, Оберона й Міранди. Результати роботи свідчать про те, що на чотирьох із цих супутників є океани, глибина яких може сягати десятків кілометрів.

Загалом навколо Урана обертається щонайменше 27 супутників, з чотирма найбільшими -- від Аріеля, що має 1160 кілометрів у поперечнику, до Титанії з 1580 км у поперечнику. Вчені давно вважали, що Титанія, з огляду на її розміри, скоріше всього має внутрішнє тепло, викликане радіоактивним розпадом. Інші супутники раніше вважалися занадто маленькими для утримання тепла, необхідного для не замерзання внутрішнього океану, з погляду на те, що нагрівання, спричинене гравітаційним тяжінням Урана, є лише незначним джерелом тепла.

Вивчення Урана є пріоритетним завданням у проєкті Національних академій, який на наступні 10 років має визначити основні місії середнього й великого класу та інші ініціативи для планетарних наук та астробіології. У рамках підготовки до такої місії вчені-планетологи приділяють особливу увагу крижаному гіганту з метою розширення своїх знань про загадкову систему Урана. За словами провідної авторки Джулі Кастільо-Рогез з JPL, нова робота, опублікована в Journal of Geophysical Research, не лише може надати інформацію для дослідження супутників майбутньою місією, але також має наслідки, які виходять за межі Урана.

Нове моделювання показує, що на чотирьох великих супутниках Урана ймовірно існує океанічний шар. Це: Аріель, Умбріель, Титанія та Оберон. Солоні океани лежать під льодом і поверх шарів багатої на воду породи й сухої породи. Міранда занадто мала, щоб утримувати достатньо тепла для океанічного шару. Credit: NASA/JPL-Caltech

"Коли йдеться про малі тіла -- карликові планети й супутники -- вчені-планетологи раніше знаходили докази існування океанів у кількох малоймовірних місцях, включно з карликовими планетами Церерою та Плутоном, а також супутником Сатурна Мімасом", - сказала вона. "Значить, існують механізми, які ми не до кінця розуміємо. У цій роботі досліджується, якими вони можуть бути та як вони пов′язані з багатьма тілами в Сонячній системі, які можуть бути багаті водою, але мають обмежене внутрішнє тепло".

У дослідженні були повторно розглянуті результати прольоту Урана апаратом "Вояджер-2" у 1980-х роках і дані наземних спостережень. Автори побудували комп′ютерні моделі з урахуванням додаткових даних, отриманих за допомогою космічних апаратів Галілео, Кассіні, Світанок і Нові горизонти (кожен з яких виявив океанічні світи), включно з відомостями про хімію та геологію супутника Сатурна Енцелада, Плутона та його супутника Харона, а також Церери -- крижаних тіл приблизно такого самого розміру, як і уранські супутники.

Що знаходиться вище й нижче

Дослідники використовували це моделювання для визначення ступеня пористості поверхні уранських супутників і дійшли висновку, що вони, найімовірніше, досить ізольовані, щоб зберігати внутрішнє тепло, необхідне для існування океану. Крім того, дослідники виявили, що може бути потенційне джерело тепла в кам′янистих мантіях супутників, яке вивільняє гарячу рідину й допомогло б океану підтримувати тепле середовище -- сценарій, який особливо вірогідний для Титанії та Оберона, де океани можуть навіть бути досить теплими, щоб потенційно підтримувати життєпридатність.

Дізнатися про склад океанів вчені можуть і за матеріалами, які можливо знайти на крижаних поверхнях супутників -- якщо речовини, що знаходяться під поверхнею, виштовхнуті нагору геологічною активністю. Телескопи показують, що принаймні один із супутників, Аріель, має матеріал, який відносно недавно потрапив на його поверхню можливо з крижаних вулканів.

На Міранді, найвнутрішнішому та п′ятому за величиною супутнику, також є особливості поверхні, які мабуть мають недавнє походження, що дає змогу припустити, що на ньому колись було достатньо тепла для існування океану. Недавнє теплове моделювання показало, що на Міранді навряд чи довго зберігалася вода: вона занадто швидко втрачає тепло і, найімовірніше, вже замерзла.

Але внутрішнє тепло не є єдиним фактором, що сприяє існуванню підповерхневого океану на супутнику. Ключовий висновок дослідження припускає, що хлориди, а також аміак, ймовірно удосталь присутні в океанах найбільших супутників крижаного гіганта. Давно відомо, що аміак діє як антифриз. Крім того, моделювання припускає, що солі, ймовірно присутні у воді, будуть ще одним джерелом антифризу, підтримуючи в тілах внутрішні океани.

Звичайно, залишається ще багато запитань про великі супутники Урана, зазначила Кастільо-Рогез, додавши, що попереду ще багато роботи: "Нам потрібно розробити нові моделі для різних припущень про походження супутників, щоб планувати майбутні спостереження".

Вивчення того, що знаходиться під і на поверхні цих супутників, допоможе вченим та інженерам вибрати найкращі наукові прилади для їх дослідження. Наприклад, якщо визначити, що на поверхні можуть бути присутніми аміак і хлориди, то спектрометри, які визначають сполуки за відбитим світлом, повинні використовувати діапазон довжин хвиль, що охоплює обидва види сполук.

Аналогічним чином, вони можуть використовувати ці знання для розробки приладів, здатних досліджувати глибинні надра на наявність рідини. Пошук електричних струмів, що створюють магнітне поле супутника, зазвичай є найкращим способом виявлення глибокого океану, як це зробили вчені місії "Галілео" на супутнику Юпітера -- Європі. Однак холодна вода у внутрішніх океанах таких супутників, як Аріель та Умбріель, може зробити океани менш здатними проводити ці електричні струми й створити нову проблему для вчених, які намагаються з′ясувати, що знаходиться під ними.

.