Почему океаны подо льдом лун переживают даже самые мощные удары?
Самые мощные столкновения, которые только можно вообразить, не решают судьбу подлёдных океанов на ледяных лунах. К такому выводу пришла международная группа астрономов, опубликовавшая результаты моделирования в журнале Nature Astronomy. Отчёт об исследовании приводит Phys.org. Под многокилометровой ледяной коркой спутников Сатурна, Урана и Нептуна скрываются океаны жидкой воды — одни из самых многообещающих мест для поиска жизни за пределами Земли. Внешняя часть Солнечной системы, впрочем, больше похожа на гигантскую авторазборку. Учёные подозревают, что часть нынешних лун — это пересобранные обломки более древних поколений спутников, разрушенных в космических катастрофах. До сих пор оставалось неясным, переживает ли океан такое столкновение или навсегда исчезает вместе с шансом на жизнь.
Ледяные луны под ударом
В новой работе исследователи соединили два типа симуляций. Один воспроизводил физику удара: миллионы обломков льда и камня разлетались, нагревались и слипались обратно. Второй — медленную эволюцию недр луны на протяжении миллиардов лет, включая накопление и потерю тепла. Такой подход позволил проследить судьбу лун радиусом примерно 500 и 1000 километров.
Их разбивали, собирали заново и «прокручивали» 4,5 миллиарда лет после катастрофы. По словам ведущего автора исследования Марка Невё из Университета Мэриленда, это были самые крупные столкновения, какие только можно придумать. Если такие удары не меняют общую картину, меньшие — тем более. Вместе с Невё над проектом работали специалисты из Юго-Западного исследовательского института в Колорадо и Научного института Вейцмана в Израиле.
Размер луны решает всё
Главный результат — размер луны влияет на последствия сильнее, чем мощность удара. У крупных спутников энергия столкновения превращается в дополнительное тепло, которое может разогревать существующий океан ещё пару миллиардов лет. Дело в том, что большие тела медленнее остывают: удар впрыскивает тепло глубоко в недра, и оно ещё долго поддерживает воду в жидком состоянии.
У малых лун история разворачивается иначе. До катастрофы внешняя оболочка таких тел — перемешанные лёд и камень — работает как «одеяло». Оно удерживает тепло, поддерживающее океан. После удара всё перемешивается, а когда луна собирается заново, камень тонет к центру, лёд всплывает наверх. Удержать океан становится сложнее. При этом ни в одном случае удар не создал океан там, где раньше было холодно. «Если океан был до столкновения, он, скорее всего, останется и после, и наоборот», — резюмирует Невё.
Рея — загадка сглаженных кратеров
Особый интерес команды привлекла Рея — спутник Сатурна. Её древние кратеры выглядят странно сглаженными, словно их разогревали изнутри. Невё сравнивает это со снеговиком, который тает через неделю после постройки, когда пригревает солнце. Только в случае Реи тепло исходило не от светила, а из недр.
Возможно, давнее столкновение усилило подлёдный океан, и именно это объясняет необычный рельеф. Если так, перед нами — редкая возможность увидеть последствия катастрофы, повлиявшей на обитаемость целого мира.
Как искать жизнь в подлёдных океанах
Результаты моделирования помогут выбрать цели для будущих миссий NASA и других космических агентств. Среди кандидатов — целое семейство реальных миров:
- спутники Сатурна — Мимас, Энцелад, Тефия, Диона и Рея;
- спутники Урана — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон;
- крупнейший спутник Нептуна — Тритон.
Зная, какие луны с большей вероятностью сохранили океан, инженеры смогут решить, куда отправлять аппараты и что искать. Среди возможных маркеров — гравитационная сигнатура скрытого океана, соляные отложения на поверхности, ледяные криовулканы. Модель также подсказывает, насколько чувствительными должны быть приборы для обнаружения жизни.
Если в океане всего горстка микробов, нужны совсем иные инструменты, чем для океана, полного китов, — замечает Невё. — Тип жизни, которую мы ищем, определяет, какие технологии придётся разработать.
Впрочем, история столкновений — лишь один из факторов. Не менее значимо приливное нагревание, зависящее от орбитального движения лун. Сами авторы признают: чтобы восстановить полную картину, нужно «нажать play» на эволюции целой системы и увидеть, как луны движутся, сталкиваются и меняются внутренне. Может быть, тогда мы поймём, что действительно произошло у Сатурна, Урана и Нептуна.
А пока каждая новая деталь рельефа — сглаженный кратер, след криовулкана, необычная гравитация — может оказаться подсказкой. Не станет ли именно катастрофа ключом к обитаемости далёких ледяных океанов?
