|
Исчезновение подповерхностных океанов на спутниках
|
|
|
|
Ученые из Юго-Западного исследовательского института (Southwest Research Institute, SwRI) с помощью моделирования попытались понять, какую роль разрушительные столкновения играют в формировании ледяных спутников с подповерхностными океанами в нашей Солнечной системе. В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, делается вывод о том, что разрушительные столкновения могут влиять на наличие и сохранность подповерхностных океанов на этих спутниках, но, по всей видимости, не приводят к образованию новых океанов.
|
|
|
|
Многие ледяные спутники во внешней части Солнечной системы являются потенциальными «мирами с океанами» — спутниками, под ледяной корой которых могут находиться большие объемы жидкой воды, — в том числе несколько небольших спутников Сатурна и Урана. Любопытно, что эти же системы спутников обладают характеристиками, которые заставляют ученых сомневаться в том, что они являются изначальными спутниками, сформировавшимися вокруг своих планет на ранних этапах истории Солнечной системы. Предполагается, что большинство или все небольшие (радиус < 1000 км) спутники Сатурна и Урана были разрушены в результате крупных столкновений.
|
|
|
|
«Что касается спутников Сатурна, то разрушительные столкновения могли произойти даже в течение последних 100 миллионов лет, а это значит, что спутники, на которых, возможно, есть океаны, относительно недавно сформировались из обломков более древних спутников, образовавшихся в результате столкновений, — говорит доктор Алисса Роден, научный сотрудник отдела изучения Солнечной системы и космических исследований Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, и соавтор статьи. — Это предположение заставило нас задаться вопросом, могут ли на вновь сформировавшихся спутниках образоваться океаны».
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы ответить на этот вопрос, команда объединила модель гидродинамики сглаженных частиц (SPH) для моделирования столкновений с моделью термоструктурной эволюции для моделирования эволюции спутников, подвергшихся удару. Такое сочетание позволило учёным сравнить спутники до столкновения, после столкновения и без столкновения.
|
|
|
|
Разрушительные столкновения — не редкость, особенно в период формирования Солнечной системы. Такие столкновения могут существенно изменить состав спутника, а не просто оставить на нём кратер.
|
|
|
|
«Мы определили разрушительное столкновение как такое, при котором самый крупный оставшийся фрагмент составляет менее половины размера исходного объекта, — говорит Роден. — То есть спутник фактически распадается на части».
|
|
|
|
В этом исследовании учёные попытались выяснить, сыграли ли подобные столкновения какую-то роль в формировании океанов. «Представьте себе маленькую замерзшую луну, на которой не происходит ничего интересного. Если вы бросите в нее что-нибудь и устроите сильное столкновение, хватит ли этой энергии, чтобы на ней образовался океан?» — спросил Роден. «Наши модели показали, что это на самом деле невероятно сложно. В большинстве случаев маленькая луна, столкнувшаяся с чем-то, может лишиться своего океана или вообще не дать ему образоваться».
|
|
|
|
Исследование показало, что в целом крупномасштабные столкновения влияют только на толщину и продолжительность существования океанов, но не способствуют образованию новых океанов.
|
|
|
|
Тепло, которое слишком быстро рассеивается
|
|
|
|
"Это может показаться нелогичным. Если добавить в систему больше энергии, лед растает и образуются океаны, — говорит доктор Ралука Руфу из Юго-Западного исследовательского института, еще один соавтор исследования. — Но эта энергия рассеивается очень быстро, что на самом деле препятствует образованию океанов".
|
|
|
|
Роден сравнивает этот процесс с запеканием картофеля. "Если запекать целую картофелину, а не нарезанный картофель фри, то маленькие кусочки нагреваются и остывают гораздо быстрее, чем целая картофелина. То же самое происходит, когда вы сталкиваете две маленькие луны. Все осколки очень быстро теряют тепло".
|
|
После столкновения лед становится толще
|
|
|
|
Хотя разрушительные столкновения могут и не способствовать образованию океанов, они приводят к дифференциации льда и горных пород. На Луне могут быть куски камня и льда, перемешанные друг с другом, но после столкновения лед на короткое время тает. Затем более тяжелый материал опускается в ядро, прежде чем вода снова замерзает, образуя вокруг него более толстый слой льда.
|
|
|
|
"Когда все уплотняется после столкновения, в итоге получается более плотное ядро и более толстый слой льда", - сказал Руфу. "Если до столкновения на поверхности лун были океаны, то более крупные спутники — с радиусом 1000 километров и более — могли сохранить их, но меньшие луны, как правило, их теряют".
|
|
|
|
У меньших лун большие шансы на это.
|
|
|
|
Спутники, находящиеся за пределами Солнечной системы, обладают широким спектром физических и орбитальных характеристик, и параметры, которые могли бы привести к разрушительным столкновениям, недостаточно четко определены. Поэтому необходимо провести дополнительную работу, чтобы определить, могут ли какие-либо условия способствовать образованию океанов на небольших спутниках, собранных заново.
|
|
|
|
"Однако на данный момент кажется маловероятным, что спутники Сатурна, такие как Энцелад или Диона, которые, как считается, сегодня содержат океаны, были разрушены и вновь собраны за последние 100 миллионов лет", — сказал Роден.
|
|
|
|
Доктор Марк Невё из Мэрилендского университета и Центра космических полётов имени Годдарда при НАСА руководил исследованием и был первым автором статьи.
|
|
|
|
Источник
|
