Нещодавнє дослідження робить висновок, що супутник Урана Аріель, ймовірно, мав глибокий, прихований океан, і що його орбіта колись розтягувалася настільки, що розколола поверхню. Аналіз пов’язує наявність тріщин та гладких рівнин з водою під льодом та орбітальним тяганням, яке навантажувало земну кору до її руйнування.
Моделювання вказує на ексцентриситет орбіти близько 0,04 та шар води глибиною близько 100 миль. Таке поєднання може створити достатній тиск, щоб розбити лід та відновити поверхню частин Місяця протягом геологічно недавнього часу.
Океан Аріель під крижаною оболонкою
Зображення, отримані з Voyager 2, показують світ долин, що перетинаються, та довгих ущелин, що прорізають старіші кратери. Ці розрізи — це грабени, блоки земної кори, що опускаються між паралельними розломами.
Більш гладкі рівнини поблизу, ймовірно, утворилися внаслідок кріовулканізму, коли вивергалися та поширювалися по низинах водяні та інші леткі речовини. Поєднання дуже старого та дуже молодого рельєфу натякає на довгу, періодично змінювану геологічну історію. Детально зображена лише південна півкуля, тому повна глобальна картина залишається неповною.
Значення ексцентриситету близько 0,04 означає, що орбіта Аріеля дещо відхилялася від кола. Таке невелике зміщення може значно збільшити вигин Місяця під час кожного оберту навколо Урана.
Коли дослідники зіставили карти напружень з орієнтацією розломів і хребтів, передбачені гарячі точки збіглися з основними поясами розломів. У регіонах, які виглядають порушеними на мозаїках Вояджера, виникли напруги, достатньо сильні, щоб розтріскувати лід.
Той самий набір прольотів сприяв шару води товщиною близько 100 миль під відносно тонкою крижаною оболонкою. З таким тонким льодом над рідиною тріщини можуть поширюватися та досягати поверхні.
Припливи, що зігрівають Аріель
Припливна напруга — це тяжіння та поштовх, спричинені зміною гравітаційних сил на тілі. Коли Аріель рухався трохи ближче та далі під час кожного вильоту, сила цього тяжіння змінювалася з часом та місцем розташування.
Повторне вигинання перетворює орбітальну енергію на внутрішнє тепло. Це тепло може розтопити частини внутрішньої оболонки, стоншити крижану оболонку та захистити підземну океанічну рідину від сонячного світла. Якщо вигин послабшає, коли орбіта стає круглою, шар води може охолоджуватися та замерзати зверху та знизу. Цей зсув може залишити після себе скам’янілості з тріщин та гладких ділянок.
Коли океан Аріель замерз
Оцінити, коли існував океан Аріеля, складно, оскільки його поверхня демонструє як давні, так і відносно молоді регіони. Розломи, рівнини та кріовулканічні потоки перетинаються таким чином, що розмивають часову лінію.
Дослідники припускають, що останнє вирівнювання поверхні, ймовірно, відбулося протягом останніх одного-двох мільярдів років, під час періоду сильного припливного нагрівання, коли орбіта Аріеля була набагато більш еліптичною.
Якщо ця хронологія правильна, океан Аріеля, можливо, поступово замерз, оскільки його орбіта стабілізувалася, а виробництво тепла зменшилося. Залишки цього процесу можуть пояснити, чому аміак та гладкі рівнини досі з’являються на поверхні, зберігаючи останні сліди внутрішньої активності до того, як Місяць став геологічно спокійним.
Ознаки на льоду Аріеля
Спектри ближнього інфрачервоного випромінювання показують сполуки аміаку на поверхні Аріеля. Аміак швидко розкладається під впливом бомбардування зарядженими частинками, тому його присутність вказує на нове надходження знизу.
Аміак також знижує точку замерзання води, що допомагає рідині зберігатися за низьких температур. Цей хімічний склад підтверджує ідею про те, що колись надрах Аріеля переміщував матеріал на поверхню. Будь-який залишковий океан, ймовірно, являтиме собою суміш води та солей з розчиненим аміаком. Такий розчин змінить те, як переміщується тепло та як ростуть тріщини крізь лід.
Дослідження океану Аріеля
Планетарне десятирічне дослідження рекомендувало орбітальний апарат та зонд «Уран» як головний пріоритет для наступної великої місії. Спеціальна екскурсія могла б скласти карту невидимих північних півкуль і перевірити, чи з’являються передбачувані розломи та хребти там, де їх очікують моделі.
«Ми знаходимо докази того, що система Урана може містити дві океанічні планети», — сказав Том Нордхайм з Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса (JHUAPL), підкреслюючи, чому важливий уважніший розгляд.
«Але в будь-якому разі, нам потрібен океан, щоб мати змогу створювати тріщини, які ми бачимо на поверхні Аріеля», — сказав доктор Алекс Паттофф з Інституту планетарних наук (PSI). Аргументи на користь океану також ґрунтуються на відповідності спостережуваних тріщин.
Місія не просто робитиме кращі знімки. Вона зможе вимірювати гравітацію та магнетизм для дослідження внутрішньої структури, брати проби поверхні з високою роздільною здатністю та спостерігати, як земна кора вигинається під час кожного оберту.
Такі моделі роблять більше, ніж просто пояснюють старі зображення. Вони перетворюють поверхневі сліди на записи підземного світу, які ми можемо перевірити за допомогою нових даних. Дослідження опубліковано в журналі Icarus.