На малых спутниках планет-гигантов геологические процессы завершились — радиоактивные элементы иссякли. Тем не менее, ледяная поверхность этих лун постоянно изменяется из-за кипения подледных океанов под действием приливных сил.
Внешние планеты Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) имеют множество спутников, покрытых льдом. У Юпитера насчитывается 95 спутников, у Урана 29, у Нептуна 16. Лидером является Сатурн с 274 лунами.
Известно, что на некоторых из них, например на Энцеладе, спутнике Сатурна, под ледяной коркой находятся океаны жидкости. Теперь, когда мы почти уверены в отсутствии жизни на Марсе, они могут стать идеальными объектами для поиска внеземной жизни в нашей Солнечной системе. Новое исследование, опубликованное в Nature Astronomy, проливает свет на процессы, происходящие под поверхностью этих миров, и дает представление о том, как формировалась их геология.
«Не на всех этих спутниках есть океаны, но мы знаем, что на некоторых они присутствуют, — отметил Макс Рудольф, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе и ведущий автор работы. — Нас интересуют процессы, определяющие их эволюцию на протяжении миллионов лет, и это дает нам возможность задуматься о том, как может выглядеть поверхность океанического мира».
Геология ледяных спутников
Геология Земли зависит от движения и плавления горных пород в недрах планеты. На ледяных спутниках геологические процессы определяются взаимодействием жидкой воды и твердого льда. Эти миры нагреваются за счет приливных сил планеты, вокруг которой они обращаются. Спутники могут взаимодействовать между собой, что приводит к периодам более интенсивного и менее интенсивного внутреннего нагрева. При увеличенном нагреве лед может таять и становиться тоньше; когда нагрев уменьшается, лед утолщается.
Ранее Рудольф и его коллеги исследовали, что происходит, когда ледяная оболочка утолщается. Они пришли к выводу, что, поскольку лед занимает больше места, чем жидкая вода, во время замерзания на ледяную корку оказывается давление, которое может порождать такие структуры, как «тигровые полосы» на Энцеладе.
Но что произойдет, если произойдет обратный процесс и ледяная оболочка растает снизу? Исследователи пришли к выводу, что это может привести к закипанию океана.
Что происходит, когда тают ледяные панцири
При плавлении льда и превращении его в менее плотную жидкость давление падает. Рудольф и его коллеги установили, что как минимум на самых маленьких ледяных спутниках, таких как Мимас и Энцелад у Сатурна или Миранда у Урана, давление может упасть до такой степени, что достигнет так называемой тройной точки, при которой могут сосуществовать лед, жидкая вода и водяной пар.
На снимках Миранды, полученных космическим аппаратом «Вояджер-2», видны четкие области с хребтами и скалами, именуемые коронами. Кипение океана может пояснить, как образовались эти структуры.