Супутник Урана Міранда можливо приховує під своєю поверхнею водний океан

Нове дослідження припускає, що супутник Урана Міранда, який має радіус лише 235 кілометрів, може містити під своєю поверхнею водний океан.

Ця знахідка, яка кидає виклик багатьом припущенням про історію та склад супутника, може поставити його в один ряд з небагатьма обраними світами в нашій Сонячній системі з потенційно придатним для життя середовищем, розповідають в Лабораторії прикладної фізики (APL) Університету Джонса Хопкінса, передають OstanniPodii.com.

"Знайти докази існування океану всередині такого маленького об'єкта, як Міранда, неймовірно дивно", - сказав Том Нордхайм, планетолог з APL, співавтор дослідження й головний дослідник проєкту. "Це дослідження допомагає підтвердити, що деякі зі супутників Урана можуть бути дійсно цікавими — що навколо однієї з найвіддаленіших планет Сонячної системи може існувати кілька океанських світів, що є одночасно захопливим і химерним". (Також шар рідкої води можливо існує у супутників Оберон і Титанія).

Дослідження було опубліковано в Planetary Science Journal.

Міранда виділяється серед супутників Сонячної системи. У 1986 році космічний зонд "Вояджер-2" зробив кілька зображень, які показують, що південна півкуля Міранди (єдина частина, яку ми бачили) — це схожий на франкенштейнову мішанину рифлений рельєф, розділений нерівними уступами та кратерами, як квадрати на ковдрі. Більшість науковців підозрюють, що ці химерні структури — результат приливних сил і нагрівання супутника.

Калеб Стром, аспірант Університету Північної Дакоти, який працював з Нордхаймом та Алексом Паттхоффом з Інституту планетарних наук в Аризоні, переглянув знімки "Вояджера-2". Команда вирішила пояснити загадкову геологію Міранди шляхом зворотного проєктування особливостей поверхні, щоб з'ясувати, якою мала бути внутрішня структура супутника, щоб сформувати його геологію у реакції на приливні сили.

Після попереднього картографування різних особливостей поверхні, таких як тріщини, хребти та унікальна трапецієподібна корона Міранди, команда розробила комп'ютерну модель для тестування декількох можливих структур у надрах супутника, зіставляючи прогнозовані моделі напружень з реальною геологією поверхні.

Налаштування, яке забезпечило найкращу відповідність між прогнозованими структурами напружень і спостережуваними особливостями поверхні, вимагало існування величезного океану під крижаною поверхнею Міранди приблизно 100-500 мільйонів років тому. Згідно з дослідженням, глибина цього підповерхневого океану становила щонайменше 100 кілометрів, а товщина крижаної кірки не перевищувала 30 кілометрів. Враховуючи такий маленький розмір Міранди, океан заповнив би майже половину тіла супутника. "Цей результат став великою несподіванкою для команди", - зазначив Стром.

Дослідники вважають, що ключовим фактором у створенні цього океану були приливні сили між Мірандою та сусідніми супутниками. Ці регулярні гравітаційні перетягування можуть бути посилені орбітальними резонансами — конфігурацією, коли період обертання кожного супутника навколо планети є точним цілим числом періодів інших супутників. Наприклад, супутники Юпітера Іо та Європа мають резонанс 2:1. Тобто на кожні дві орбіти Іо навколо Юпітера Європа робить рівно одну, що призводить до виникнення приливних сил, які, як відомо, підтримують океан під поверхнею Європи.

Ці орбітальні конфігурації та, як наслідок, приливні сили деформують супутники наче як гумові м'ячі, що призводить до тертя з виділенням тепла, що підтримує тепло всередині. Це також створює напруження, які розтріскують поверхню, створюючи багатий гобелен геологічних особливостей. Чисельне моделювання припускає, що Міранда та її сусідні супутники, ймовірно, мали такий резонанс у минулому, пропонуючи потенційний механізм, який міг розігріти надра Міранди, щоб створити й підтримувати підземний океан.

У якийсь момент орбітальний балет супутників десинхронізувався, вважають дослідники, сповільнивши процес нагрівання, і нутрощі Міранди почали охолоджуватися й тверднути. Але команда не вважає, що надра Міранди не повністю замерзли. Якби океан повністю замерз, пояснює Нордхайм, він би розширився та спричинив певні помітні тріщини на поверхні, яких там немає. Це свідчить про те, що Міранда все ще охолоджується — і може мати океан під своєю поверхнею навіть зараз. Сучасний океан Міранди, ймовірно, відносно тонкий, зазначив Стром. "Але припущення про наявність океану всередині одного з найвіддаленіших супутників Сонячної системи є дивовижним", - сказав він.

Наявність океану на Міранді не передбачалася. Зважаючи на його малий розмір і старий вік, вчені вважали, що це, швидше за все, замерзла куля льоду. Вважалося, що залишки тепла від його утворення давно розсіялися. Але, як зазначає Паттхофф, прогнози щодо крижаних супутників можуть бути хибними, про що свідчить супутник Сатурна Енцелад. До прибуття космічного апарату "Кассіні" у 2004 році багато вчених вважали Енцелад замерзлою кулею льоду та каміння. Але насправді він приховує в собі глобальний океан та активні геологічні процеси. "Мало хто з учених очікував, що Енцелад буде геологічно активним. Однак зараз він вистрілює водяною парою та льодом зі своєї південної півкулі, поки ми говоримо", - каже Паттхофф. Зараз Енцелад є головною мішенню в пошуках життя за межами Землі.

Міранда може бути схожим випадком. Вона порівнянна за розміром і складом з Енцеладом, і згідно з дослідженням 2023 року, проведеним під керівництвом Яна Коена з APL, може активно викидати матеріал у космос. Якщо він має (або навіть мав) океан, він може стати майбутньою ціллю для вивчення придатності до життя та самого життя. Однак Нордхайм застерігає, що ми ще занадто багато не знаємо про Міранду та супутники Урана, щоб робити припущення про існування життя.

"Ми не знатимемо напевно, чи є там океан, доки не повернемося й не зберемо більше даних", - каже він. "Ми витискаємо останню наукову інформацію зі знімків Вояджера-2. Наразі ми натхненні можливостями та прагнемо повернутися, щоб глибше вивчити Уран і його потенційні супутники-океани".