На спутнике Урана Ариэль мог существовать глубокий океан

Ариэль — четвертый по величине в системе Урана, второй по близости к планете и самый яркий из ее спутников, — представляет собой уникальное небесное тело. При скромном диаметре всего около 1159 км, его поверхность отличается невероятным геологическим разнообразием. Здесь древнейшие кратеры соседствуют с относительно молодыми и гладкими равнинами, происхождение которых, предположительно, связано с криовулканизмом — извержениями воды и других летучих веществ вместо расплавленной лавы. Помимо этого, на луне Урана можно найти гигантские трещины, хребты и грабены — участки коры, опустившиеся ниже окружающей местности. Масштабы этих образований на Ариэле — одни из самых крупных во всей Солнечной системе.

Группа американских исследователей под руководством Калеба Строма из Университета Северной Дакоты попыталась определить внутреннее строение и историю спутника. Они решили выяснить, какое сочетание внутренней структуры и эксцентриситета (параметра, показывающего, насколько орбита тела отклоняется от идеальной окружности), могло породить наблюдаемые сегодня особенности. Оба этих фактора напрямую влияют на величину приливных сил, которые возникают из-за гравитационного взаимодействия с Ураном. По мере своего орбитального движения Ариэль постоянно сжимается и растягивается, меняя свою форму от шара в слегка вытянутый овал.

Исследователи совместили данные с компьютерным моделированием. «Сначала мы нанесли на карту крупные структуры, которые видим на поверхности, а затем использовали компьютерную программу, чтобы смоделировать приливные напряжения на поверхности», — пояснили авторы работы. Сравнивая модель с реальными геологическими структурами, они смогли сделать выводы о том, насколько вытянутой была орбита Ариэля в прошлом и какой толщины мог быть его подледный океан.

Выяснилось, что в прошлом эксцентриситет орбиты Ариэля должен был составлять около 0,04, что примерно в 40 раз превышает его нынешнее значение. Хотя эта цифра может показаться незначительной, даже такого отклонения от круговой орбиты было достаточно для кардинального усиления приливных сил. Орбита Ариэля в прошлом была в четыре раза более вытянутой, чем у Европы, спутника Юпитера, чья поверхность испещрена трещинами именно из-за мощных приливных воздействий. При этом для наблюдателя орбита Ариэля по-прежнему выглядела бы почти круговой.

«Чтобы создать эти трещины, нужен либо очень тонкий лед на действительно большом океане, либо более высокий эксцентриситет и меньший размер океана», — пояснил соавтор работы Алекс Паттхофф из Института планетологии в Аризоне. Таким образом, модель однозначно указала на необходимость существования в прошлом жидкого океана для образования наблюдаемых структур на поверхности.

Примечательно, что это исследование не является единичным. Оно стало второй работой в серии, посвященной изучению внутреннего строения спутников Урана. Годом ранее та же команда ученых опубликовала аналогичное исследование, касающееся другой луны — Миранды, и пришла к сходным результатам. «Мы находим доказательства того, что система Урана может скрывать целых два океанических спутника-близнеца», — подчеркивают исследователи.

Сегодня у ученых есть данные только о южных полушариях Ариэля и Миранды, поскольку именно они были запечатлены пролетавшим мимо аппаратом «Вояджер-2» в 1980-х годах. Однако новые модели позволяют строить прогнозы о том, что будущие аппараты смогут обнаружить на северных полушариях этих небесных тел – например, расположение разломов и хребтов. «В конечном счете, нам просто нужно снова отправиться к системе Урана и увидеть все своими глазами», — заключили исследователи. 

Ученые до сих пор точно не знают, как давно мог существовать предполагаемый океан под поверхностью Ариэля. Однако проведенное исследование закладывает важный фундамент для будущих работ, которые прольют свет на эволюцию океанов в дальних уголках нашей Солнечной системы.

Ранее космический телескоп «Уэбб» открыл новый, 29-й спутник Урана. Объект по-настоящему крошечный — его диаметр всего около 10 км. 

Изображение NASA