7.4K
Согласно новому исследованию NASA, тепло, создаваемое гравитационным притяжением спутников, может значительно увеличить срок существования океанов воды под поверхностью больших ледяных миров во внешней Солнечной системе. Это значительно увеличивает количество мест, где может быть найдена внеземная жизнь.
«Эти объекты нужно рассматривать как потенциальные резервуары воды и жизни», – рассказывает Прабал Саксена, ведущий автор исследования из Центра космических полетов им. Годдарда NASA.
Замерзшие миры находятся за орбитой Нептуна. Они известны как транснептуновые объекты (TNO). На их поверхностях царит вечная мерзлота: температура опускается ниже -200°C – слишком холодно для того, чтобы вода могла существовать в жидком виде.
Однако у ученых есть намеки на присутствие у TNO подповерхностных океанов под их ледяными корками. Анализ отраженного от некоторых TNO света выявил сигнатуры кристаллического водяного льда и гидратов аммиака, несмотря на то, что под действием космического излучения и чрезвычайно низких поверхностных температурах, царящих на этих объектах, лед должен принимать неупорядоченную аморфную форму, а гидрат аммиака разрушаться. Это говорит в пользу того, что оба соединения поднимаются на поверхность из внутреннего слоя жидкой воды в ходе процесса, известного как криовулканизм.
Большая часть тепла внутри TNO связана с распадом радиоактивных элементов, которые стали частью этих объектов еще в ходе их формирования. Этого тепла достаточно, чтобы расплавить слой ледяной коры, создав подземный океан и, возможно, поддерживая его миллиарды лет. Но по мере того, как радиоактивные элементы распадаются на более стабильные, они перестают выделять тепло, а недра TNO постепенно остывают, и любые подповерхностные океаны в конечном итоге должны замерзнуть.
Но не все так безнадежно. Новое исследование, представленное в журнале Icarus, показало, что гравитационное взаимодействие со спутником может генерировать достаточное количество тепла внутри TNO, чтобы значительно продлить время жизни подповерхностного океана.
Орбита любой луны будет изменяться в гравитационном «танце» с ее родительским объектом, чтобы достичь максимально устойчивого состояния. В итоге спутник достигает круговой орбиты, выровненной по отношению к экватору большего объекта, и становится приливно заблокированным.
Известно, что спутники могут появляться вследствие столкновений планет и TNO с большими телами. Они образуются из выброшенного на орбиту вокруг более крупного объекта вещества, которое в итоге сливается в одну или несколько лун под действием гравитации. Поскольку столкновения происходят в огромном разнообразии направлений и скоростей, они вряд ли будут формировать спутники с изначально стабильными орбитами.
В ходе того, как вновь рожденный от столкновения спутник «приспосабливается» к устойчивой орбите, взаимное гравитационное притяжение заставляет недра родительского мира и его новой луны многократно растягиваться и сжиматься, создавая трение, которое выделяет тепло в процессе, известном как приливной нагрев.
В своем исследовании ученые, используя уравнение приливного нагрева, подсчитали его вклад в «тепловой бюджет» для широкого круга обнаруженных и гипотетических систем TNO–спутник, включая систему Эрида-Дисномия. Карликовая планета Эрида является вторым по величине из известных в настоящее время TNO после Плутона.
«Мы обнаружили, что приливной нагрев может стать ключевым фактором, который помог сохранить океаны с жидкой водой под поверхностью крупных TNO, таких как Плутон и Эрида, до сегодняшнего дня», – сказал Уэйд Хеннинг, соавтор исследования из Центра космических полетов им. Годдарда NASA.
Кроме того, новые результаты предполагают, что приливной нагрев может сделать глубоко спрятанные океаны более доступными для будущих миссий, приблизив их поверхности. «Если у вас есть слой жидкой воды, дополнительное тепло от приливного нагрева поможет растопить следующий соседний слой льда», – пояснил Джо Рено, соавтор исследования из Университета Джорджа Мейсона (США).
Хотя жидкая вода необходима для жизни, самой по себе ее недостаточно. Организмы также нуждаются в поставке химических строительных блоков и источников энергии. На дне океанов на Земле некоторые геологически активные места имеют целые экосистемы, которые процветают в полной темноте благодаря гидротермальные отверстиям. По словам команды, приливной нагрев или тепло от распада радиоактивных элементов могут создавать такие источники необходимых для жизни компонентов.