Невеликі крижані супутники на периферії нашої Сонячної системи можуть приховувати під своїми поверхнями киплячі океани, свідчить нове дослідження.
Попередні дослідження показали, що деякі крижані супутники зовнішньої Сонячної системи, такі як Енцелад, супутник Сатурна, не є повністю замерзлими. Натомість вони можуть мати океани між крижаною оболонкою та кам’яним ядром. Оскільки на Землі життя існує практично скрізь, де є вода, це підштовхує вчених до думки, що подібні приховані океани можуть стати найкращими місцями для пошуку позаземного життя у нашій Сонячній системі.
Щоб пролити світло на ці підземні океани, геофізик Максвелл Рудольф з Каліфорнійського університету в Девісі раніше досліджував сили, що можуть виникати внаслідок зміни товщини крижаних оболонок цих супутників протягом сотень мільйонів років.
«Нас особливо цікавило, чи можуть ці напруження призвести до утворення тріщин, що сполучають поверхню з підповерхневим океаном, дозволяючи рідкій воді з потенційно придатного для життя океану викидатися у космос», — розповів Рудольф.
У попередніх роботах Рудольф і його колеги зосереджувалися на тому, що відбувається з супутниками, коли їхні крижані оболонки товстішають. Оскільки лід займає більший об’єм, ніж така сама маса рідкої води, його замерзання створює тиск на оболонки, формуючи такі особливості, як «тигрові смуги» на Енцеладі.
У новому дослідженні вчені вивчали, що відбувається, коли крижані оболонки цих супутників стають тоншими через плавлення знизу. Наприклад, попередні дослідження виявили, що коливання орбіти супутника Сатурна Мімаса могли виникнути через океан під його крижаною корою, який, ймовірно, утворився за останні 10 мільйонів років, адже його поверхня зберегла багато стародавніх утворень, таких як кратери. Цей океан, імовірно, з’явився через танення оболонки Мімаса внаслідок взаємодії з іншими супутниками Сатурна.
Вчені з’ясували, що якщо крижані оболонки стають тоншими, тиск на океани зменшується. На найменших крижаних супутниках, таких як Мімас, Енцелад або Міранда Урана, тиск може знизитися настільки, що досягне так званої «троїстої точки» — конкретної комбінації температури та тиску, за якої лід, рідка вода та водяна пара можуть співіснувати. Це може призвести до того, що шари океанів, що прилягають до крижаних оболонок, почнуть кипіти, якщо товщина льодових оболонок зменшиться приблизно на 5–15 км.
«Це кипіння відбувається за низьких температур, а не таке, як у кухні, коли воду нагрівають вище 100 градусів Цельсія», — пояснив Рудольф. «Воно відбувається дуже близько до нуля градусів Цельсія. Тому для потенційних форм життя під цією зоною кипіння життя може продовжуватися звично».
Одночасно на більших крижаних супутниках шириною понад 600 км, таких як Титанія Урана, зниження тиску через танення льоду, за розрахунками команди, спричиняє розтріскування крижаних оболонок ще до досягнення троїстої точки для води. Дослідники припускають, що деякі геологічні утворення Титанії, наприклад зморшкуваті хребти, могли виникнути через період тоншання льодової оболонки з подальшим її повторним потовщенням.
Газоподібні виділення від кипіння можуть спричиняти різні явища, наприклад утворення клатратів — складних крижаних структур, що захоплюють молекули газу.
«У майбутніх дослідженнях ми детально розглянемо ці процеси, щоб зрозуміти, що відбувається з газом після його вивільнення з океану і які особливості поверхні можуть утворюватися у зв’язку з цими процесами», — сказав Рудольф.
Вчені опублікували свої результати 24 листопада у журналі Nature Astronomy.