В новых кратерах на астероидах могут часами течь ручьи

❋ 5.8

На астероидах, карликовых планетах и спутниках — по всей Солнечной системе астрономы видят в рельефе кратеров следы потоков воды. Но возможно ли это? Как долго вода может существовать в жидком состоянии в мирах без атмосферы? Довольно долго, как экспериментально доказали ученые.

Астрономия

# Dawn

# Jet Propulsion Laboratory

# астероид Веста

# Веста

# вода на астероидах

# водный лед

# Церера

Астроид Веста, крупнейший астероид в поясе астероидов. Снимок сделан аппаратом Dawn, который изучал объект вблизи с июля 2011-го по сентябрь 2012 года. Гора на южном полюсе Весты примерно в два раза выше Эвереста. Группу из трех кратеров слева наверху ученые называют «Снеговиком» / © NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Импактные события создают экстремальные условия. Под высокой температурой и давлением породы разрушаются, плавятся и даже испаряются. Пока они остывают, по стенкам нового кратера ползут потоки воды вперемешку с пылью и камнями. Точнее, не воды, а, вероятнее, сильного «рассола» из растаявших в толще пород залежей льда. Так ученые объясняют овраги и углубления в рельефе многих космических тел Солнечной системы. На Марсе такие следы не вызывают много вопросов, но откуда они на астероиде Веста?

Веста — крупнейший по размерам и массе астероид в главном поясе астероидов Солнечной системы, расположенном между орбитами Марса и Юпитера. До полета миссии Dawn считалось, что там вообще нет легко испаряющихся соединений вроде воды. Автоматическая межпланетная станция Dawn была запущена для исследования объектов пояса астероидов: Весты и карликовой планеты Цереры.

На снимках, сделанных Dawn, ученые увидели следы потоков жидкости в восьми кратерах Весты. К сожалению, на Церере таких явных формаций рассмотреть не удалось, но это скорее проблема разрешения. Средняя ширина этих «оврагов» на Весте — 30 метров. Были бы они чуть меньше, и на снимках Весты были бы неразличимы. На снимках с Цереры разрешение как раз ниже. В общем, ученые предполагают, что на Церере тоже есть такие «овраги».

Поскольку следы потоков воды встречались только в кратерах Весты, ученые логично предположили, что их источник — подповерхностные залежи водяного льда, растаявшие от импактного события. Такие залежи точно есть на карликовой планете Церере, значит, вероятно, и на астероиде Веста, раз уже там обнаружили следы потоков.

При импактном событии большая часть такого льда сразу испаряется, но некоторые залежи оказываются в подходящих условиях температуры и давления для того, чтобы перейти в жидкую форму. Конечно, и они замерзают, но не сразу. Проведенные ранее расчеты показали, что для образования «оврагов» жидкость должна течь по склонам на протяжении десятков минут.

Примеры рельефа, образованного потоками жидкости в мирах без атмосферы или с сильно разреженной атмосферой. Слева: на Европе, спутнике Юпитера (a, b), на Марсе (c, е), в лаборатории (d) / © Poston et al., The Planetary Science Journal (2024)

Ученые из Юго-Западного исследовательского института (США) вместе с коллегами из Лаборатории реактивного движения NASA (США) экспериментально выявили параметры образования таких потоков. Условия импактного события моделировали в камере DUSTIE в лаборатории.

«Мы хотели изучить ранее предложенную нами идею, что импактное событие может вскрыть и растопить подповерхностный лед в мирах без атмосферы, который потом льется по стенкам кратера и формирует детали рельефа», — объяснила руководитель исследования Дженнифер Скалли из Лаборатории реактивного движения NASA.

Авторы нового исследования провели эксперименты с чистой водой, с водным раствором хлорида натрия, а также с примесями в виде стеклянных шариков и фрагментов искусственного реголита. Ученые анализировали, как быстро вода, «рассол» и «грязь» замерзают в условиях вакуума в спокойствии и при перемешивании. Результаты научной работы описаны в журнале The Planetary Science Journal.

Чистая вода замерзает быстро, а раствор хлорида натрия куда более медлителен. Поверхность образца в камере замерзла в течение нескольких секунд, а вот в толще, под замерзшей «крышкой», жидкое состояние сохранялось на протяжении как минимум 54 минут. Глубина образца в эксперименте исчислялась сантиметрами. Ширина «оврагов» на Весте — 30 метров, там жидкое состояние должно держаться часами.

Следы жидкости в кратерах на Весте (a, b, e, f) и Церере (c, d). Справа: в более высоком разрешении снимок кратера Корнелия возрастом примерно 4,5 миллиона лет на Весте. Ширина выделенного фрагмента — приблизительно один километр. Снимки сделаны Dawn / © Poston et al., The Planetary Science Journal (2024), NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Стеклянные шарики и искусственный реголит ускорили процесс застывания, но ученые предположили, что образцу просто не хватило глубины, чтобы сохранить жидкое состояние в толще. Перемешивание образца разрушало защитную «корку» и лишь ускоряло замерзание. К тому же динамика «ручья» значительно отличается от динамики перемешивания, которую исследователи тестировали в камере.

По предположению авторов статьи, в реальных условиях пыль, камни и обломки породы помогают формированию защитной «корки» на поверхности потока. С другой стороны, примеси породы ускоряют затвердевание в толще. Ученые надеются, что их работа станет основой для дальнейших экспериментов и компьютерного моделирования.

Еще один важный вопрос, на который предстоит ответить: откуда на Весте мог появиться хлорид натрия или другие соединения, подходящее для образования слабо замерзающего «рассола»? Их могли принести метеориты, но вряд ли в количестве, достаточном для образования «ручьев» шириной 30 метров. Примечательно, что на Церере, где «овраги» пока не удалось разглядеть, есть все необходимые ингредиенты. Остается ждать новых исследований и данных наблюдений.

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.