Земля — не единственный океанический мир в Солнечной системе.
От карликовой планеты Церера до покрытого кратерами спутника Юпитера Каллисто — десять необычных мест ближнего космоса.
Европа
Европа — четвертый по величине спутник Юпитера и самый гладкий из всех небесных тел. Здесь почти нет кратеров, и, несмотря на густую сеть трещин и горных хребтов, покрывающую Европу, они не выше и не глубже нескольких сотен метров. Это говорит о том, что поверхность Европы геологически молода и, возможно, плавает на жидкой мантии. Космический телескоп Хаббл также обнаружил струи водяного пара, извергающиеся вверх на 200 километров с южного полюса. Это говорит о том, что у Европы, возможно, под поверхностью есть океан из соленой воды со слоем льда, который местами может достигать толщины всего несколько километров.
Приливное изгибание и трение из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером генерирует достаточно тепла, чтобы поддерживать внутренний океан в жидком состоянии, но поскольку он находится так далеко от Солнца, поверхность остается замороженной. У Европы также очень тонкая кислородная атмосфера, которая образуется, когда радиация расщепляет молекулы воды льда на поверхности. В исследовании 2007 года, проведенном Стэнфордским университетом, Калифорния, говорится, что уровень кислорода в океане Европы может быть равен уровню кислорода на глубине земных морей. Это еще больше увеличивает шансы наличия жизни на спутнике Юпитера.
Ганимед
Ганимед, самый большой спутник Юпитера, на 8% больше Меркурия, но составляет лишь половину его массы. Такая низкая плотность предполагает, что он должен состоять из равных частей камня и воды. В 1990-х годах космический корабль "Галилео" обнаружил, что Ганимед имеет собственное магнитное поле, а это означает, что он должен иметь ядро из расплавленного железа. Тепла от этого ядра было бы достаточно, чтобы растопить лед и создать огромный подземный океан.
Этот океан может представлять собой слой толщиной 100 километров, зажатый между ледяной коркой на поверхности и другим слоем льда внизу, который остается твердым благодаря огромному давлению. Существует мнение, что может быть несколько разных океанов, расположенных концентрическими кольцами, похожими на лук, с разными видами твердого льда, разделяющими их. Океан Ганимеда находится глубоко под землей, поэтому мы не видим никаких водяных струй, извергающихся на поверхность, но есть и другие наблюдения, которые предоставляют прямые доказательства существования океана.
Когда Ганимед завершает свой оборот вокруг Юпитера, массивное магнитное поле последнего создает полярные сияния в тонкой атмосфере Ганимеда. Но соль в морской воде Ганимеда делает ее электропроводящей, и это создает магнитное сопротивление, которое уменьшает количество полярных сияний на полюсах Ганимеда.
Каллисто
Каллисто — второй по величине спутник Юпитера. Он почти такой же по размеру, как Меркурий, но на треть массивнее, что означает, что он на 50% состоит из воды. Странность Каллисто заключается в том, что поверхность полностью покрыта кратерами, без разрывов или гладких равнин, вызванных геологическими процессами внизу. Каллисто не только геологически мертва сегодня, но, вероятно, так было всегда. Измерения силы тяжести с космического корабля "Галилео" показывают, что внутренняя структура спутника не полностью разделена на каменное ядро и чистую воду или ледяную мантию. Это означает, что лед никогда полностью не таял во время формирования Каллисто.
Несмотря на это, мы знаем, что у Каллисто действительно есть жидкий океан возле поверхности. Измерения его взаимодействия с магнитным полем Юпитера показывают, что он должен иметь электропроводящий слой толщиной не менее 10 километров под поверхностью. Каллисто вращается слишком далеко от Юпитера, чтобы получить какое-либо значительное приливное нагревание, поэтому для того, чтобы этот океан оставался жидким, он должен содержать что-то помимо воды, чтобы действовать как антифриз. Достаточно, например, 5% -ной смеси аммиака. Каллисто находится за пределами основного радиационного пояса Юпитера, а на поверхности есть достаточно водяного льда, что делает спутник пригодным для основания будущей человеческой колонии. Но условия в его подземном океане гораздо менее благоприятны. Жидкая вода не только очень холодная, но и зажата между двумя слоями льда, поэтому нет притока минералов, а только очень медленная передача тепла от ядра.
Плутон
Плутон слишком мал, чтобы удерживать достаточно тепла, чтобы его ядро оставалось расплавленным. Радиоактивное тепло под поверхностью дает только пятидесятую часть энергии, излучаемой вверх на Земле. Но этого все же достаточно, чтобы расплавить более легкие элементы и позволить более тяжелым силикатным минералам утонуть. В результате получилось каменное ядро диаметром 1700 километров, окруженное слоем воды и льда толщиной 100-180 километров. Поверхность Плутона настолько холодная, что покрыта снегом из твердого азота, метана и окиси углерода, но данные спектрометрии предполагают, что "коренной породой" является водяной лед.
Глубоко в мантии тепло ядра может удерживать его в виде смеси из слякоти и воды. В течение миллионов лет азотный лед на поверхности медленно циркулировал в результате конвекционных течений, вызываемых подземным океаном. Это указывает на то, что вода внутри Плутона ведет себя как расплавленная магма в мантии Земли.
Церера
Церера — самый большой объект в Поясе астероидов и единственная карликовая планета во внутренней Солнечной системе. Первоначально он был образован как смесь пористого камня с примерно 10% льда.
В начале образования Цереры тепло от радиоактивного распада более тяжелых элементов растопило лед, в результате чего большая часть каменной породы опустилась вниз к ядру. Тепла было недостаточно и внешние 10 километров или около того остались замороженными. Но по мере того, как подземный океан нагревался, он расширился и образовал трещины на поверхности. За миллиарды лет конвекционные потоки уносили тепло от ядра и позволили внутреннему пространству снова замерзнуть, но Церера, похоже, все еще имеет жидкую воду под поверхностью.
Тритон
Тритон — самый большой спутник Нептуна. Он немного больше Плутона и имеет почти такой же состав. Вполне вероятно, что оба они образовались в поясе Койпера, а затем попали глубже в солнечную систему в результате гравитационного притяжения Нептуна и Урана. Нептун гравитационно захватил Тритон, но, что необычно, спутник имеет ретроградную орбиту — он вращается в направлении, противоположном вращению Нептуна. Когда он был впервые захвачен, его начальная орбита была очень эксцентричной, и это вызвало сильный приливный нагрев. Этого тепла было достаточно, чтобы растопить внутреннюю часть и заставить ее разделиться на плотное ядро с жидкой водной мантией и коркой из воды и азотного льда. Как только кора была изолирована от ядра этим жидким слоем, она могла свободно изгибаться, что усиливало эффект приливного нагрева и помогало остановить повторное замерзание океана.
Компьютерные модели показывают, что достаточно небольшого количества растворенных в воде примесей, таких как аммиак, чтобы понизить точку замерзания и сохранить океан Тритона в жидком состоянии.
Мимас
Спутник Сатурна, Мимас, может в основном состоять из водяного льда с небольшими камнями — как снежный ком. Он достаточно велик только для того, чтобы иметь круглую форму под действием собственной силы тяжести (на самом деле он слегка яйцевидный). В отличие от своего немного большего родственника Энцелада, здесь нет видимых струй или гейзеров, а его поверхность очень сильно изрезана кратерами, что говорит о том, что кора оставалась замороженной в течение миллиардов лет. Это странно, потому что Мимас вращается ближе к Сатурну и по более эксцентричной орбите, поэтому он должен получать гораздо больше приливного тепла.
Однако недавний анализ изображений с аппарата "Кассини" показал, что Мимас слегка "качается" на своей орбите и есть только две теоретические модели, объясняющие это. Либо у Мимаса есть плотное удлиненное ядро, которое выводит его из равновесия, либо у него есть жидкий океан под корой, который позволяет ядру перемещаться внутри. Если у Мимаса есть жидкий океан, он должен быть покрыт очень толстой и прочной коркой, чтобы предотвратить любые трещины или гейзеры. Это не согласуется с наблюдениями за другими спутниками и карликовыми планетами Солнечной системы. Но современные модели формирования спутников также не могут объяснить, почему у Энцелада жидкая мантия, а у Мимаса — нет.
Энцелад
В 2005 году зонд NASA "Кассини" обнаружил струи водяного пара, извергающиеся около южного полюса спутника Сатурна, Энцелада. Поскольку гравитация на Энцеладе составляет всего 1% от земной, кристаллы льда легко выбрасываются на орбиту, и теперь мы знаем, что они ответственны за большую часть материала в E-кольце Сатурна. У Энцелада есть каменное ядро диаметром около 370 километров, окруженное 10-километровым океаном под ледяной коркой. Первоначально ученые думали, что океан присутствует только в виде подземного озера на южном полюсе, поскольку именно там были видны все струи.
Но измерения небольшого колебания Энцелада показывают, что, по данным NASA, каменное ядро, вероятно, полностью отделено от коры. Это означает, что океан окружает спутник и, вероятно, составляет 40% его объема. Причина того, что струи возникают только на южном полюсе, заключается в том, что поверхностный лед считается намного тоньше — всего 5 километров по сравнению с 20-45 километров на остальной части Энцелада.
Если бы это представление о спутнике было правильным, приливного тепла Сатурна было бы недостаточно, чтобы объяснить его жидкий океан. Вместо этого от ядра может исходить больше геотермального тепла, чем предполагалось ранее. Это могло бы способствовать возникновению гидротермального подъема питательных веществ и органических молекул, вселяя надежду на то, что там зародилась жизнь.
Диона
Спутник Сатурна Диона может состоять на 50% из воды с более тяжелым каменным ядром. Диона в два раза больше Энцелада, но у нее гораздо менее эксцентричная орбита, поэтому она получает меньше тепла от приливных процессов. Поэтому у нее более толстая мерзлая кора — около100 километров толщиной. Группа ученых из NASA пришла к выводу, что эта кора может плавать в жидком океане глубиной 35-95 километров.
Диона покрыта кратерами, и на ней нет гейзеров Энцелада, но одно полушарие покрыто огромными ледяными скалами высотой в сотни метров и длиной в сотни километров. Вероятно, это следы, оставшиеся от ранней жизни Дионы, когда поверхность ее еще была геологически активной. Согласно исследованию Королевской обсерватории Бельгии, важной особенностью Дионы является то, что ее океан может быть жидким вплоть до коренной породы, а не зажат между двумя слоями льда.
Титан
Титан, спутник Сатурна, необычен, потому что это единственное небесное тело в Солнечной системе, помимо Земли, которое имеет значительную атмосферу и водоемы на поверхности. Температура поверхности Титана составляет -180 градусов по Цельсию, поэтому здесь слишком холодно для жидкой воды на поверхности, но примерно подходит для жидкого метана и этана. Эти органические соединения испаряются в атмосферу и выпадают в виде дождя, образуя реки, озера и моря. Озера и реки покрывают лишь около 3% поверхности, поэтому Титан все еще намного суше, чем Земля. Густой оранжевый туман Титана возникает из-за частиц толинов, образующихся, когда солнечный ультрафиолетовый свет разрушает метан в атмосфере. Согласно исследованию Хуана Лоры из Йельского университета, спутник должен был израсходовать весь метан на поверхности миллиарды лет назад, поэтому у Титана должен быть какой-то подземный резервуар, который его пополняет. Пока что ученые не нашли убедительных доказательств существования криовулканов, которые могли поставлять этот метан.
Как и у Каллисто, у Титана может быть океан, который поддерживается в жидком состоянии благодаря антифризовому эффекту растворенного аммиака. Появится жизни здесь было бы трудно, поскольку жидкий океан, вероятно, зажат между твердыми, непроницаемыми слоями льда. Согласно данным NASA, жизнь могла возникнуть в углеводородных морях на поверхности, но без доступа к жидкой воде ее химический состав может быть совсем другим, чем у жизни на Земле.
Источник: Space.com