Авторы нового исследования пришли к выводу, что как минимум три из 28 спутников Урана могут скрывать под своей поверхностью огромные океаны жидкой воды. Поиски предложили начать с изучения ледяных оболочек Миранды, Ариэль и Умбриэль. И хотя новая миссия NASA к Урану пока в разработке, полученные результаты имеют важное значение для ее дальнейшего планирования и могут значительно расширить представления о потенциально обитаемых мирах Солнечной системы.
На изображении четвертый по величине спутник Урана Ариэль. Результаты нового исследования показали, что под его поверхностью (а также под ледяной оболочкой лун Миранда и Умбриэль) может находиться океан жидкой воды / © NASA/JPL
Основные пять лун седьмой по удаленности от Солнца планеты часто называют литературными, так как свои названия они получили в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Первые два спутника — Титания и Оберон — обнаружил Уильям Гершель в 1787 году, а открытие Миранды принадлежит Джерарду Койперу (1948 год). Следующие 10 спутников нашел зонд NASA «Вояджер-2», а остальные рассмотрели с помощью наземных и космических телескопов.
Напомним, знаменитый космический аппарат «Вояджер-2» пролетал мимо Урана в 1986 году. Именно тогда он отправил на Землю первые зернистые снимки крупных ледяных спутников. Теперь, спустя почти 40 лет, специалисты Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства Соединенных Штатов планируют отправить к Урану еще одну миссию. Над ней, помимо сотрудников NASA, трудятся исследователи из других университетов.
Сейчас миссия находится на раннем этапе планирования, однако авторы нового исследования, представленного в журнале Geophysical Research Letters, уже разработали компьютерную модель, которую можно будет использовать для поисков подледных океанов с помощью как камер, так и других инструментов.
Для обнаружения подповерхностных океанов Миранды, Ариэль и Умбриэль команда под руководством Дага Хемингуэя (Doug Hemingway) из Института геофизики Техасского университета и Фрэнсиса Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета (оба — в США) предложила использовать так называемые физические либрации — небольшие колебания в вращении спутников. Расчеты показали, что если ледяная оболочка лун отделена от ядра жидким океаном, то амплитуда колебаний будет значительно выше.
Например, наличие подповерхностного океана на спутниках (если их ледяные оболочки достаточно тонкие), может увеличить амплитуду колебаний более чем до 100 метров. Это связано с тем, что океан позволяет оболочке свободнее двигаться относительно ядра.
Помимо колебаний во вращении лун Урана, обнаружить потенциальные подледные океаны можно, измерив гравитационные поля спутников. В совокупности оба метода могут предоставить дополнительную информацию о внутренней структуре небесных тел, а также определить толщину ледяной оболочки, глубину океана и характеристики каменного ядра.
Результаты нового исследования важны для планирования будущих космических миссий: понимание того, какие именно измерения необходимо провести и с какой точностью, позволит выбрать подходящие для исследований инструменты и разработать траекторию предстоящего полета. Напомним, расстояние между седьмой от Солнца планетой и Землей регулярно меняется (от 2,6 до 3,15 миллиарда километров), что усложняет организацию миссии и влияет на ее длительность.
По итогу команда ученых заключила, что измерение физических либраций (с точностью до 10 метров) с помощью новых космических аппаратов позволит подтвердить наличие подповерхностных океанов на трех лунах Урана. Исследователи также отметили, что понимание внутренней структуры этих небесных тел поможет пролить свет на их эволюцию и геологическую историю.
«Открытие подледных океанов с жидкой водой на спутниках Урана может изменить наши представления об условиях, необходимых для существования жизни», — подытожили авторы научной работы.
