Разломы на ледяных лунах помогают исследованию водных миров
На поверхности многих ледяных спутников нашей солнечной системы ученые зафиксировали сдвиги, которые возникают, когда стенки разлома сдвигаются друг относительно друга вбок, как это происходит в случае разлома Сан-Андреас в Калифорнии. Два недавно опубликованных исследования, проведенных Гавайским университетом в Маноа, учёными Земли и космоса документируют и раскрывают механизмы, лежащие в основе этих геологических особенностей на крупнейшем спутнике Сатурна, Титане, и крупнейшем спутнике Юпитера, Ганимеде. «Мы заинтересованы в изучении сдвиговой деформации на ледяных лунах, потому что этот тип разломов может способствовать обмену поверхностных и подповерхностных материалов посредством процессов сдвигового нагрева, потенциально создавая условия, способствующие возникновению жизни», — сказала Лилиан Буркхард, ведущий автор исследований. и научный сотрудник Гавайского института геофизики и планетологии Школы наук и технологий об океане и Земле в Маноа.
Когда ледяная луна движется вокруг своей родительской планеты, гравитация планеты может вызвать приливное изгибание поверхности Луны, что может привести к геологической активности, такой как сдвиговые разломы. Приливные напряжения меняются по мере того, как Луна меняет расстояние от своей планеты, потому что орбита Луны может быть эллиптической, а не круговой. Чрезвычайно низкие температуры на поверхности Титана означают, что водяной лед действует как скала, которая может трескаться, разрушаться и деформироваться. Данные космического корабля «Кассини» позволяют предположить, что в десятках миль под замерзшей поверхностью находится океан с жидкой водой. Кроме того, Титан — единственная луна в нашей солнечной системе с плотной атмосферой, которая уникальным образом поддерживает подобный земному гидрологический цикл метана, дождя и жидкости, текущей по поверхности и наполняющей озера и моря, что ставит его в число немногих миров, которые потенциально могут содержать обитаемую среду.
Миссия NASA Dragonfly стартует в 2027 году, а прибытие на Титан запланировано на 2034 год. Новый посадочный модуль винтокрылого аппарата проведет несколько полетов на поверхности, исследуя различные места в поисках строительных блоков и признаков жизни. В своем исследовании области кратера Селк на Титане, назначенном первоначальной посадочной площадкой для миссии «Стрекоза», Буркхард и ее соавтор исследовали возможность сдвиговых деформаций и сдвиговых нарушений. Для этого они рассчитали напряжение, которое будет оказываться на поверхность Титана из-за приливных сил, когда Луна вращается вокруг Сатурна, и проверили возможность возникновения разломов, исследуя различные характеристики замерзшего грунта. Это исследование было опубликовано в журнале Icarus. «Хотя наши предыдущие исследования показали, что некоторые области Титана в настоящее время могут подвергаться деформации из-за приливных напряжений, область кратера Селк должна будет выдерживать очень высокое давление поровой жидкости и низкий коэффициент трения земной коры для разрушения при сдвиге, что кажется маловероятным», — сказал он. Буркхард. «Следовательно, можно с уверенностью сделать вывод, что «Стрекоза» не приземлится в сдвиговый ров!»
Во второй публикации Икара Буркхард и ее соавторы исследовали геологическую историю Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера, в районе Ниппура/Филус Сульчи, изучив данные с высоким разрешением, доступные для этого региона, и проведя исследование приливного стресса в прошлом Ганимеда. . Ганимед задокументировал сдвиги на поверхности, но его текущая орбита слишком круглая, а не эллиптическая, чтобы вызвать какую-либо деформацию приливного напряжения. Исследователи обнаружили, что несколько пересекающих полос легкого рельефа на участке Ниппур/Филус Сульчи демонстрируют различную степень тектонической деформации, а хронология тектонической активности, подразумеваемая картографированными связями пересечений, выявила три эпохи различной геологической активности: древнюю, промежуточную и самую молодую. «Я исследовал сдвиговые разломы в местности среднего возраста, и они по направлению сдвига соответствуют предсказаниям, полученным на основе моделирования напряжений с более высоким эксцентриситетом в прошлом. Ганимед мог пережить период, когда его орбита была гораздо более эллиптической, чем сегодня. - сказал Буркхард.
Другие особенности сдвига, обнаруженные в более молодых геологических единицах того же региона, не совпадают по направлению сдвига с типичными индикаторами сдвига первого порядка. «Это говорит о том, что эти особенности могли сформироваться в результате другого процесса и не обязательно из-за более высоких приливных напряжений», — добавил Буркхард. «Итак, на Ганимеде произошел резкий «кризис среднего возраста», но его самый молодой «кризис» остается загадочным». Недавние исследования наряду с миссиями по освоению космоса создают положительную обратную связь в области знаний. «Подобные геологические исследования, проводимые перед запуском и прибытием, информируют и направляют деятельность миссии», — сказал Буркхард. «А такие миссии, как Dragonfly, Europa Clipper и JUICE ЕКА, еще больше ограничат наш подход к моделированию и могут помочь определить наиболее интересные места для исследования спускаемых аппаратов и, возможно, для получения доступа к внутреннему океану ледяных лун».
