Океаны внутри ледяных лун смогли «пережить» гигантские столкновения
Скрытые под поверхностью океаны ледяных миров оказались устойчивее к космическим катастрофам, чем можно подумать. Компьютерное моделирование показало, что даже после разрушительного столкновения они могут сохраниться. Правда, далеко не у каждой луны.
Многие спутники планет-гигантов Солнечной системы переживали крупные столкновения. Ученые предполагают, что система лун Урана, например, могла сильно измениться в результате гигантского удара, наклонившего саму планету. Спутники Сатурна, в свою очередь, могли разрушаться и вновь собираться из обломков. При этом у некоторых ледяных тел, включая Мимас, Энцелад, Диону, Миранду и Ариэль, под поверхностью могут скрываться океаны жидкой воды.
Но что именно происходит с океаном, если его ледяная луна переживает катастрофическое столкновение? В теории дополнительное тепло от удара способно растопить лед. Однако катастрофа одновременно меняет внутреннее строение спутника и позволяет ему быстрее терять тепло.
В поисках ответа на этот вопрос Марк Неве (Marc Neveu) из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в США и его коллеги объединили модели столкновений с расчетами длительной тепловой эволюции спутников. Для этого исследователи рассмотрели ледяные луны двух размеров.
В первом случае спутник радиусом 500 километров сталкивался с телом вдвое меньше него. Во втором — радиус крупной луны достигал 1000 километров, а врезавшееся в нее тело — 500 километров. Затем ученые проследили, как после столкновения собравшийся из обломков спутник менялся на протяжении миллиардов лет, и сравнили его с аналогичной луной, избежавшей катастрофы.
Выяснилось, что решающим фактором стал размер: внутри крупной луны океан пережил столкновение. Более того, выделившееся при ударе тепло растопило значительную часть ледяной оболочки, тем самым увеличив объем жидкой воды. Сохранялся столь обширный океан примерно два миллиарда лет.
С меньшими лунами все иначе. Столкновение меняло их внутреннее строение: горные породы опускались вглубь, а вода оказывалась ближе к холодной поверхности, где быстрее замерзала. По итогу океан, который без столкновения мог сохраняться около миллиарда лет, после него не возникал вовсе.
Ученые также проверили, может ли само столкновение превратить полностью замерзший спутник в океанический мир. Этого не произошло ни в одной из моделей. Не помогло и небольшое изменение орбиты после удара: связанного с ним приливного нагрева оказалось недостаточно, чтобы растопить лед.
Значит, сами столкновения не смогли создать океан там, где его раньше не было. Их последствия зависели от размера луны: у крупных спутников дополнительное тепло помогало уже существующему океану сохраняться дольше, а у малых лун его появлению мешала перестройка недр. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Проверить сценарий предложили на конкретных спутниках газовых гигантов. Один из кандидатов — Рея, луна Сатурна, радиусом приблизительно 760 километров. Это небесное тело, по одной из версий, могло собраться из обломков после крупного столкновения. Моделирование такого удара покажет, мог ли он достаточно сильно разогреть недра луны и привести к появлению подповерхностного океана.
Telegram 
Дзен 
VK 
