Спутник Урана Миранда возможно скрывает под своей поверхностью водный океан

Новое исследование предполагает, что спутник Урана Миранда, который имеет радиус всего 235 километров, может содержать под своей поверхностью водный океан.

Эта находка, которая бросает вызов многим предположениям об истории и составе спутника, может поставить его в один ряд с немногими избранными мирами в нашей Солнечной системе с потенциально пригодной для жизни средой, рассказывают в Лаборатории прикладной физики (APL) Университета Джонса Хопкинса, передают OstanniPodii.com.

"Найти доказательства существования океана внутри такого маленького объекта, как Миранда, невероятно удивительно", - сказал Том Нордхайм, планетолог из APL, соавтор исследования и главный исследователь проекта. "Это исследование помогает подтвердить, что некоторые из спутников Урана могут быть действительно интересными — что вокруг одной из самых отдаленных планет Солнечной системы может существовать несколько океанских миров, что является одновременно захватывающим и причудливым". (Также слой жидкой воды возможно существует у спутников Оберон и Титания).

Исследование было опубликовано в Planetary Science Journal.

Миранда выделяется среди спутников Солнечной системы. В 1986 году космический зонд "Вояджер-2" сделал несколько изображений, которые показывают, что южное полушарие Миранды (единственная часть, которую мы видели) — это похожий на франкенштейновую мешанину рифленый рельеф, разделенный неровными уступами и кратерами, как квадраты на одеяле. Большинство ученых подозревают, что эти причудливые структуры — результат приливных сил и нагревания спутника.

Калеб Стром, аспирант Университета Северной Дакоты, который работал с Нордхаймом и Алексом Паттхоффом из Института планетарных наук в Аризоне, просмотрел снимки "Вояджера-2". Команда решила объяснить загадочную геологию Миранды путем обратного проектирования особенностей поверхности, чтобы выяснить, какой должна была быть внутренняя структура спутника, чтобы сформировать его геологию в реакции на приливные силы.

После предварительного картографирования различных особенностей поверхности, таких как трещины, хребты и уникальная трапециевидная корона Миранды, команда разработала компьютерную модель для тестирования нескольких возможных структур в недрах спутника, сопоставляя прогнозируемые модели напряжений с реальной геологией поверхности.

Настройка, которая обеспечила наилучшее соответствие между прогнозируемыми структурами напряжений и наблюдаемыми особенностями поверхности, требовала существования огромного океана под ледяной поверхностью Миранды примерно 100-500 миллионов лет назад. Согласно исследованию, глубина этого подповерхностного океана составляла по меньшей мере 100 километров, а толщина ледяной корки не превышала 30 километров. Учитывая такой маленький размер Миранды, океан заполнил бы почти половину тела спутника. "Этот результат стал большой неожиданностью для команды", - отметил Стром.

Исследователи считают, что ключевым фактором в создании этого океана были приливные силы между Мирандой и соседними спутниками. Эти регулярные гравитационные перетягивания могут быть усилены орбитальными резонансами — конфигурацией, когда период вращения каждого спутника вокруг планеты является точным целым числом периодов других спутников. Например, спутники Юпитера Ио и Европа имеют резонанс 2:1. То есть на каждые две орбиты Ио вокруг Юпитера Европа делает ровно одну, что приводит к возникновению приливных сил, которые, как известно, поддерживают океан под поверхностью Европы.

Эти орбитальные конфигурации и, как следствие, приливные силы деформируют спутники, как резиновые мячи, что приводит к трению с выделением тепла, которое поддерживает тепло внутри. Это также создает напряжения, которые растрескивают поверхность, создавая богатый гобелен геологических особенностей. Численное моделирование предполагает, что Миранда и ее соседние спутники, вероятно, имели такой резонанс в прошлом, предлагая потенциальный механизм, который мог разогреть недра Миранды, чтобы создать и поддерживать подземный океан.

В какой-то момент орбитальный балет спутников десинхронизировался, считают исследователи, замедлив процесс нагревания, и внутренности Миранды начали охлаждаться и затвердевать. Но команда не считает, что недра Миранды не полностью замерзли. Если бы океан полностью замерз, объясняет Нордхайм, он бы расширился и вызвал определенные заметные трещины на поверхности, которых там нет. Это свидетельствует о том, что Миранда все еще охлаждается — и может иметь океан под своей поверхностью даже сейчас. Современный океан Миранды, вероятно, относительно тонкий, отметил Стром. "Но предположение о наличии океана внутри одного из самых отдаленных спутников Солнечной системы является удивительным", - сказал он.

Наличие океана на Миранде не предполагалось. Ввиду его малого размера и старого возраста, ученые считали, что это, скорее всего, замерзший шар льда. Считалось, что остатки тепла от его образования давно рассеялись. Но, как отмечает Паттхофф, прогнозы относительно ледяных спутников могут быть ошибочными, о чем свидетельствует спутник Сатурна Энцелад. До прибытия космического аппарата «Кассини» в 2004 году многие ученые считали Энцелад замерзшим шаром льда и камней. Но на самом деле он скрывает в себе глобальный океан и активные геологические процессы. "Мало кто из ученых ожидал, что Энцелад будет геологически активным. Однако сейчас он выстреливает водяным паром и льдом из своего южного полушария, пока мы говорим", - говорит Паттхофф. Сейчас Энцелад является главной мишенью в поисках жизни за пределами Земли.

Миранда может быть похожим случаем. Она сопоставима по размеру и составу с Энцеладом, и согласно исследованию 2023 года, проведенному под руководством Яна Коэна из APL, может активно выбрасывать материал в космос. Если у него есть (или даже был) океан, он может стать будущей целью для изучения пригодности к жизни и самой жизни. Однако Нордхайм предостерегает, что мы еще слишком много не знаем о Миранде и спутниках Урана, чтобы делать предположения о существовании жизни.

"Мы не будем знать наверняка, есть ли там океан, пока не вернемся и не соберем больше данных", - говорит он. "Мы выжимаем последнюю научную информацию из снимков Вояджера-2. Сейчас мы вдохновлены возможностями и стремимся вернуться, чтобы глубже изучить Уран и его потенциальные спутники-океаны.

• Поиск внеземной жизни