Астрономы нашли на Мимасе «новорожденный океан»

❋ 5.7

Проанализировав орбитальное движение Мимаса, спутника Сатурна, похожего на «Звезду смерти», ученые окончательно подтвердили, что под ледяной оболочкой скрывается глобальный океан. Главное, этот жидкий слой очень молодой, а значит, у астрономов появилась уникальная возможность изучить промежуточный этап формирования таких миров. В частности, Цереры, Энцелада и Европы.

Астрономия

# Мимас

# подледный океан

# Сатурн

# спутники

Мимас (в центре) и другие спутники и тела Солнечной системы / © Frédéric Durillon, Animea Studio, Observatoire de Paris — PSL, IMCCE / Автор: Telestis Scaevinius

Где есть жидкая вода, там может быть жизнь, какой мы ее знаем. Именно поэтому ученые так заинтересованы в поиске космических тел, способных поддерживать существование масштабных резервуаров жидкой воды. Все известные нам миры с подледными океанами выдали себя активностью на поверхности: криовулканами, выбросами и разломами. Это карликовая планета Церера из пояса астероидов, юпитерианский спутник Европа и Энцелад, соседствующий с Мимасом спутник Сатурна.

Мимас — самый близкий к Сатурну из «обычных» спутников. Значит, приливные силы от взаимодействия с гигантской планетой там должны быть значительно сильнее, чем на Энцеладе. Именно от такого воздействия Энцелад разогрелся и растаял; в недрах образовался глобальный океан. Тем временем поверхность его маленького соседа Мимаса остается «древней», покрытой кратерами, самый крупный из которых сделал его похожим на «Звезду смерти» из киновселенной «Звездные войны».

Все же, когда ученые впервые проанализировали данные космического зонда «Кассини», возникли подозрения, что внутреннее строение Мимаса сложнее, чем кажется по поверхности. Судя по либрации и вращению спутника, под ледяным покровом вполне мог скрываться жидкий океан.

Отметим, что отсутствие внешних признаков — не показатель отсутствия океана. Лабораторные исследования показали, что одних лишь приливных сил недостаточно для того, чтобы разломить толстую корку льда. На Европе и Энцеладе в образовании трещин участвует сам океан, который, замерзая, оказывает дополнительное воздействие на лед.

Вопросом внутренних взаимодействий на Мимасе активно занимаются ученые из Юго-Западного исследовательского института (США). Ранее они по данным «Кассини» рассчитали, как орбитальное движение спутника сказывается на его «разогреве». Также они оценили, какой толщины может быть лед, чтобы он не трескался, — от 20 до 30 километров. Позже они смоделировали истончение ледяной коры в крупнейшем кратере. В общем, исследователи пришли к выводу, что под поверхностью спутника должен быть жидкий океан.

Теперь их коллеги проанализировали орбитальное движение спутника, а точнее — небольшое изменение орбиты с каждым «оборотом», и тоже пришли к выводу, что под поверхностью должен быть океан. Более того, их оценки толщины льда совпали с оценками ученых из Юго-Западного исследовательского института. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature.

Теоретически либрацию и орбитальное движение Мимаса можно объяснить твердым силикатным ядром, но тогда оно должно быть растянутым в экваторе, где максимально влияние Сатурна. Вот только, исходя из средней плотности Мимаса, для достижения таких результатов ядро должно быть настолько плоским, что этот «блинчик» будет вылезать над поверхностью спутника. Конечно, это не подтверждается наблюдениями. Остается лишь вариант с подледным океаном.

Прецессия орбиты Мимаса (а) и два потенциальных объяснения такой орбиты: твердое ядро или океан (b). Версия с вытянутым ядром не согласуется с наблюдениями / © V. Lainey et al, Nature

Как объяснили авторы новой работы, при наличии океана за миллионы лет спутник должен был потерять немало тепла с поверхности. А при потере такого количества энергии орбита должна была стать значительно менее эллиптичной, то есть более «круглой». Чтобы это проверить, ученые применили компьютерное моделирование.

С помощью моделей авторы проверили разные варианты эволюции движения Мимаса. Оказалось, при любом раскладе глобальный подледный океан значительно вырос за последние несколько миллионов лет. В крайнем случае — за 25 миллионов лет. Получается, до этого орбита Мимаса действительно была более эллиптичной, и, вероятно, будет интересно пересмотреть историю взаимодействий спутников Сатурна.

Возможно, недавняя эволюция Мимаса с образованием подледного океана — стандартный путь развития для таких миров. Причем по астрономическим меркам этот этап «таяния» проходит быстро, так что ученым очень повезло. У астрономов появился уникальный шанс изучить промежуточный этап формирования подобных миров. Как следствие, благодаря исследованию Мимаса ученые смогут найти «тихие» водно-ледяные миры среди спутников Урана и объектов пояса Койпера.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор специализируется на популяризации астрономии и астрофизики. Пишет о строении Вселенной, космологических теориях и новых открытиях, раскрывая суть явлений и идей современного научного знания.