Когда океаны кипят подо льдом: тайны ледяных лун Солнечной системы

Внешние области Солнечной системы усеяны ледяными спутниками. Некоторые из них – например, Энцелад у Сатурна – скрывают под толстой ледяной корой океаны жидкой воды. Ученые считают, что именно такие миры могут оказаться самыми перспективными для поиска инопланетной жизни. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, помогает понять, что происходит под их поверхностью и как формируются необычные геологические структуры.

«Далеко не все ледяные луны имеют океаны, но часть из них – точно. Нас интересует, как эти миры меняются на протяжении миллионов лет и какие признаки их внутренней активности можно увидеть сверху», – рассказывают авторы исследования.

На Земле геология определяется движением и плавлением горных пород. На ледяных лунах ее роль выполняют вода и лед. Спутники нагреваются из-за приливных сил со стороны планеты, вокруг которой вращаются. Периоды усиления нагрева могут истончать ледяную кору, а ослабление – наоборот, утолщать ее.

Ранее исследователи выяснили, что утолщение льда вызывает повышение давления, способное приводить к появлению трещин и разломов, подобных знаменитым «тигровым полосам» на Энцеладе. Теперь они изучили противоположную ситуацию – что происходит, когда лед тает снизу. Оказалось, что при таянии давление может упасть настолько сильно, что океан начнет… кипеть.

Это возможно на самых маленьких спутниках – таких как Мимас и Энцелад у Сатурна или Миранда у Урана. Давление там может опуститься до «тройной точки» воды, когда лед, жидкость и пар существуют одновременно. В случае Миранды это может объяснить ее странные области с хребтами и уступами, которые еще в 1980-х годах сфотографировал космический аппарат NASA «Voyager 2».

Мимас, несмотря на свой безжизненный вид и гигантский кратер, напоминающий «Звезду смерти», вероятно, тоже имеет скрытый океан. Его поверхность почти не меняется, но небольшие колебания в движении спутника выдают наличие воды подо льдом.

На более крупных лунах, например на Титании, таяние льда не приведет к кипению океана – корка треснет раньше, чем давление успеет упасть до критического уровня. Ученые считают, что геология таких спутников могла быть сформирована чередованием периодов потепления и охлаждения ледяной оболочки.

Понимание внутренних процессов в ледяных лунах помогает объяснить их внешний вид и историю развития. Это, в свою очередь, приближает нас к ответу на один из главных вопросов: сколько обитаемых миров может скрываться на окраинах Солнечной системы?