Дослідження виявили, що під поверхнею супутника Урана Міранди може бути океан

Нове дослідження припускає, що супутник Урана Міранда може містити під своєю поверхнею водяний океан, знахідка, яка ставить під сумнів багато припущень про історію та склад Місяця та може поставити його в компанію небагатьох вибраних світів у нашій Сонячній системі, де потенційно існує життя. підтримуюче середовище.

«Виявлення доказів існування океану всередині такого невеликого об’єкта, як Міранда, є неймовірним подивом», — сказав Том Нордхейм, планетолог з Лабораторії прикладної фізики Джона Гопкінса (APL) у Лорелі, штат Меріленд, і співавтор дослідження, опублікованого в The The Planetary Science Journal.

«Це допомагає спиратися на історію про те, що деякі з цих супутників Урана можуть бути справді цікавими — що навколо однієї з найвіддаленіших планет нашої Сонячної системи може існувати кілька океанських світів, що є водночас захоплюючим і дивним».

Серед супутників Сонячної системи виділяється Міранда. Кілька зображень, зроблених «Вояджером-2» у 1986 році, показують, що південна півкуля Міранди (єдина частина, яку ми бачили) — це подібна до Франкенштейна суміш рифленої місцевості, розділеної нерівними уступами та ділянками з кратерами, як квадрати на ковді. Більшість дослідників підозрюють, що ці химерні структури є результатом приливних сил і нагрівання Місяця.

Калеб Стром, аспірант Університету Північної Дакоти, який працював з Нордхеймом і Алексом Патхоффом з Інституту планетарних наук в Арізоні, переглянув зображення «Вояджера-2». Команда вирішила пояснити загадкову геологію Міранди шляхом зворотного проектування поверхневих особливостей, працюючи в зворотному напрямку, щоб виявити, якою повинна була бути внутрішня структура Місяця, щоб сформувати геологію Місяця у відповідь на припливну силу.

Після першого нанесення на карту різних поверхневих особливостей, таких як тріщини, виступи та унікальні трапецієподібні корони Міранди, команда розробила комп’ютерну модель для перевірки кількох можливих структур внутрішньої частини Місяця, зіставляючи прогнозовані схеми напруги з фактичною геологією поверхні.

Установка, яка забезпечує найкращу відповідність між прогнозованими моделями напруги та спостережуваними особливостями поверхні, вимагала існування величезного океану під крижаною поверхнею Міранди приблизно 100–500 мільйонів років тому. За даними дослідження, глибина цього підземного океану була щонайменше 62 милі (100 кілометрів) і була прихована під крижаною кіркою товщиною не більше 19 миль (30 кілометрів).

Враховуючи, що Міранда має радіус всього 146 миль (235 кілометрів), океан заповнював би майже половину тіла Місяця. «Цей результат став великою несподіванкою для команди», — сказав Стром.

Дослідники вважають, що ключем до створення цього океану були приливні сили між Мірандою та найближчими супутниками. Ці регулярні гравітаційні перетягування можуть бути посилені орбітальними резонансами — конфігурацією, де період кожного місяця навколо планети є точним цілим числом періодів інших.

Наприклад, супутники Юпітера Іо та Європа мають резонанс 2:1: на кожні дві орбіти, які Іо робить навколо Юпітера, Європа робить рівно один, що призводить до припливних сил, які, як відомо, підтримують океан під поверхнею Європи.

Ці орбітальні конфігурації та викликані ними приливні сили деформують супутники, як гумові м’ячі, що призводить до тертя та тепла, що підтримує тепло всередині. Це також створює напруги, які розтріскують поверхню, створюючи багатий гобелен геологічних особливостей. Чисельне моделювання показало, що Міранда та її сусідні супутники, ймовірно, мали такий резонанс у минулому, пропонуючи потенційний механізм, який міг би нагріти внутрішній простір Міранди для створення та підтримки підповерхневого океану.

У якийсь момент орбітальний балет супутників десинхронізувався, уповільнивши процес нагрівання, так що нутрощі місяця почали охолоджуватися та твердіти. Але команда не вважає, що інтер’єр Міранди ще повністю замерз. Якби океан повністю замерз, пояснив Нордхейм, він розширився б і спричинив певні тріщини на поверхні, яких немає.

Це свідчить про те, що Міранда все ще охолоджується — і навіть зараз під її поверхнею може бути океан. Сучасний океан Міранди, ймовірно, відносно тонкий, зазначив Стром. «Але припущення про наявність океану всередині одного з найвіддаленіших супутників Сонячної системи є чудовим», — сказав він.

Міранді не передбачили океан. З огляду на його невеликі розміри та старість, вчені думали, що це, ймовірно, буде заморожена куля льоду. Передбачається, що будь-яке залишкове тепло від його утворення давно розсіялося. Але, як зазначив Патхофф, прогнози щодо крижаних супутників можуть бути помилковими, про що свідчить супутник Сатурна Енцелад.

До того, як космічний корабель Cassini прибув у 2004 році, багато вчених вважали Енцелад замороженою кулею льоду та каменю. Але насправді це був глобальний океан і активні геологічні процеси. «Мало вчених очікували, що Енцелад буде геологічно активним», — сказав Патхофф. «Однак, поки ми розмовляємо, він викидає водяну пару та лід зі своєї південної півкулі». Зараз Енцелад є головною ціллю в пошуках життя за межами Землі.

Міранда може бути схожим випадком. За розміром і складом його можна порівняти з Енцеладом, і, згідно з дослідженням 2023 року під керівництвом Яна Коена з APL, він може активно викидати матеріал у космос. Якщо в ньому є (або навіть був) океан, це може стати майбутньою метою для вивчення життєздатності та життя. Однак Нордхейм попереджає, що ми все ще занадто багато чого не знаємо про Міранду та супутники Урану, щоб здогадуватися про існування життя.

«Ми не будемо знати напевно, що там взагалі є океан, доки не повернемося назад і не зберемо більше даних», — сказав він. «Ми витискаємо останню наукову інформацію із зображень «Вояджера-2». Наразі ми в захваті від можливостей і прагнемо повернутися до глибокого вивчення Урана та його потенційних океанських супутників».

Розкриття таємниць крижаних супутників Урана

Крижані супутники Урана зачаровують вчених відтоді, як «Вояджер-2» зробив їх приголомшливі зображення та цінні дані про них під час свого короткого прольоту в 1986 році. Це останнє дослідження під керівництвом Калеба Строма та Тома Нордхейма з APL є частиною ширшої роботи з APL, щоб розкрити таємниці цих загадкових супутників і незвичайної планети, навколо якої вони обертаються:

• 2023: Група під керівництвом Яна Коена з APL повторно проаналізувала дані про частинки та магнітні дані прольоту «Вояджера-2» і виявила, що супутники Урана Аріель і Міранда, можливо, викидають речовину в космічний простір навколо Урана, можливо, через шлейфи.
• 2024 рік: Річард Картрайт з APL використовував дані спостережень супутника Урана Аріель космічним телескопом Джеймса Вебба NASA, щоб зробити висновок, що на Місяці може бути підповерхневий океан , який поповнює свої поверхневі відкладення вуглекислого газу льоду — тему, яку він представив на нещодавній зустрічі Американського астрономічного товариства.