Миранду заподозрили в полноводности: на спутнике Урана возможен океан

Новый анализ данных о Миранде, спутника Урана, дал шанс существованию океана из воды под поверхностью небесного тела. Открытие вступило в противоречие со многими гипотезами об истории и составе самого близкого к своему ледяному гиганту спутника. Новое исследование важно для науки, так как мгновенно поставило Миранду в число тех немногих миров Солнечной системы, где могла бы существовать жизнь.



— Том Нордхейм, планетолог, соавтор исследования.

В перечне спутников планет Солнечной системы Миранда стоит особняком благодаря характеристикам. Несколько её снимков ещё в 1986 году сделал и поныне действующий космический зонд «Вояджер-2», запущенный НАСА ещё в 1977 г. Ему удалось запечатлеть южное полушарие. Бороздчатая поверхность покрыта суровыми уступами и кратерами. Большинство планетологов высказали предположение, что причудливое строение стало результатом приливных сил и нагрева в недрах.

Повторно изучал снимки с «Вояджера-2» аспирант Калеб Стром из Северной Дакоты. Они с коллегами хотели с уверенностью объяснить таинственную геологию Миранды. И стали двигаться методом исключения, чтобы выяснить, какова же внутренняя структура уранианской луны. Основной вопрос звучал так: что сформировало такую геологию в ответ на приливное воздействие?

Составив карту поверхности с учётом всевозможных особенностей, учитывая на ней трещины, хребты и уникальные трапециевидные «короны» Миранды, специалисты построили компьютерную модель для анализа возможных структур внутри. Программное обеспечение, сопоставляло прогнозируемые модели напряжений с реальной структурой поверхности.

Результаты модели, которые лучше всего соответствовали прогнозам с поправками на внешние особенности, дали право поверить в большой океан под ледяной поверхностью Миранды, который мог сформироваться около 100–500 млн лет назад. Согласно исследованию, глубина этого внутреннего океана — не менее 100 км, но при этом он может быть заточён под корой толщиной в 30 км. Учитывая, что радиус Миранды — всего-то 235 км, возможный океан составил бы почти половину небесного тела.

Исследователи считают, что ключевую роль в формировании гипотетического океана сыграли приливные силы между Мирандой и близлежащими спутниками Урана, которых у него в сумме 28. Регулярные силы тяготения со стороны соседей могли дополнительно усиливаться орбитальными резонансами. Так называют конфигурацию космической механики, при которой периоды обращения отдельно взятых спутников вокруг их планеты в точности кратны периодам обращения других спутников.

Так, у спутников Юпитера Ио и Европы резонанс 2:1 на каждые две орбиты, которые Ио совершает вокруг Юпитера, а Европа тем временем проходит ровно одну. Приводит подобное к возникновению приливных сил, которые, как известно, поддерживают существование уже доказанного океана под поверхностью Европы.

Орбитальные динамические построения и создаваемые благодаря им приливные силы мнут спутники, как мячи. В результате создаётся внутреннее трение и выделяется тепло, которое и поддерживает постоянную температуру внутри. А от возникающего под воздействием мощных сил напряжения растрескивается поверхность, что и приводит к причудливости ландшафтов.

Цифровое моделирование показало, что у Миранды и соседних спутников, вероятно, в прошлом складывался такой вот резонанс взаимного влияния. В результате планетологи с довольно большой уверенностью сумели представить себе механизм, который мог бы нагревать недра Миранды, не давая успокоиться и промёрзнуть океану.

В какой-то момент орбитальный балет спутников утратил синхронность, и процесс нагревания прекратился, так что внутренняя часть Миранды начала остывать и твердеть. Но исследователи надеются, что она не совсем промёрзла.


— Нордхейм.

Получается, что Миранда всё ещё остывает и, возможно, под её поверхностью по-прежнему бултыхаются воды.

Ранее учёные считали, что из-за своей малости и древности Миранда должна быть лишь мёрзлой ледышкой. Но прогнозы относительно ледяных спутников могут быть ошибочными, о чём свидетельствует история изучения Энцелада. До информации с космического аппарата «Кассини» в 2004 г. многие учёные считали этот спутник Сатурна лишь комом изо льда и камня. Но на самом деле там выявили океан и активные геологические процессы.

Миранда может быть сходным случаем. По размерам и составу она сопоставима с Энцеладом. И если на ней есть или хотя бы был океан, она может стать объектом для изучения пригодности для жизни в будущем.

Ледяные спутники Урана манят учёных с тех пор, как «Вояджер-2» сделал их хорошие снимки и собрал данные о них во время краткого пролёта в 1986 году. И лишь в 2023 г. коллектив физика Иэна Коэна повторно проанализировал данные и обнаружил, что спутники Урана Ариэль и Миранда могут активно выбрасывать вещество в космическое пространство в виде шлейфов.