Топ-10 незвичайних океанічних світів у нашій Сонячній системі

Від карликової планети Церера до покритого кратерами супутника Юпітера Каллісто — десять незвичайних місць ближнього космосу.

Європа

Європа — четвертий за величиною супутник Юпітера і найгладший з усіх небесних тіл. Тут майже немає кратерів, і, незважаючи на густу сітку тріщин і гірських хребтів, що покриває Європу, вони не вищі і не глибші за декілька сотень метрів. Це говорить про те, що поверхня Європи геологічно молода і, можливо, плаває на рідкій мантії. Космічний телескоп Хаббл також виявив струмені водяної пари, що вивергаються вгору на 200 кілометрів з південного полюсу. Це говорить про те, що в Європи, можливо, під поверхнею є океан із солоної води з шаром льоду, який місцями може досягати товщини всього кількох кілометрів.

Приливне згинання і тертя через гравітаційну взаємодію з Юпітером генерує досить тепла, щоб підтримувати внутрішній океан у рідкому стані, але оскільки він так далеко від Сонця, поверхня залишається замороженою. У Європи також дуже тонка киснева атмосфера, яка утворюється, коли радіація розщеплює молекули води льоду на поверхні. У дослідженні 2007 року, проведеному Стенфордським університетом, Каліфорнія, йдеться, що рівень кисню в океані Європи може дорівнювати рівню кисню на глибині земних морів. Це ще більше збільшує шанси наявності життя на супутнику Юпітера.

Ганімед

Ганімед, найбільший супутник Юпітера, на 8% більший за Меркурій, але становить лише половину його маси. Така низька щільність передбачає, що він повинен складатися з рівних частин каменю і води. У 1990-х роках космічний корабель "Галілео" виявив, що Ганімед має власне магнітне поле, а це означає, що він повинен мати ядро з розплавленого заліза. Тепла від цього ядра було б достатньо, щоб розтопити лід і створити величезний підземний океан.

Цей океан може являти собою шар завтовшки 100 кілометрів, затиснутий між крижаною кіркою на поверхні та іншим шаром льоду внизу, який залишається твердим завдяки величезному тиску. Існує думка, що може бути кілька різних океанів, розташованих концентричними кільцями, схожими на цибулю, з різними видами твердого льоду, які розділяють їх. Океан Ганімеда глибоко під землею, тому ми не бачимо ніяких водяних струменів, що вивергаються на поверхню, але є й інші спостереження, які надають прямі докази існування океану.

Коли Ганімед завершує своє обертання навколо Юпітера, масивне магнітне поле останнього створює полярні сяйва в тонкій атмосфері Ганімеда. Але сіль у морській воді Ганімеда робить її електропровідною, і це створює магнітний опір, який зменшує кількість полярних сяйв на полюсах Ганімеда.

Каллісто

Каллісто — другий за величиною супутник Юпітера. Він майже такий же за розміром, як Меркурій, але на третину масивніший, що означає, що він на 50% складається з води. Дивина Каллісто полягає в тому, що поверхня повністю покрита кратерами, без розривів або гладких рівнин, викликаних геологічними процесами внизу. Каллісто не тільки наразі геологічно мертвий, але, ймовірно, так було завжди. Вимірювання сили тяжіння з космічного корабля "Галілео" показують, що внутрішня структура супутника в повному обсязі розділена на камʼяне ядро ​​і чисту воду або крижану мантію. Це означає, що лід ніколи повністю не танув під час формування Каллісто.

Незважаючи на це, ми знаємо, що в Каллісто дійсно є рідкий океан біля поверхні. Вимірювання його взаємодії з магнітним полем Юпітера показують, що він повинен мати електропровідний шар завтовшки понад 10 кілометрів під поверхнею. Каллісто обертається надто далеко від Юпітера, щоб отримати якесь значне приливне нагрівання, тому для того, щоб цей океан залишався рідким, він повинен містити щось крім води, щоб діяти як антифриз. Досить, наприклад, 5%-ої суміші аміаку. Каллісто розташований за межами основного радіаційного поясу Юпітера, а на поверхні є досить водяного льоду, що робить супутник придатним для заснування майбутньої людської колонії. Але умови в його підземному океані набагато менш сприятливі. Рідка вода не тільки дуже холодна, а й затиснута між двома шарами льоду, тому немає припливу мінералів, а тільки дуже повільна передача тепла від ядра.

Плутон

Плутон занадто малий, щоб утримувати досить тепла, аби його ядро ​​залишалося розплавленим. Радіоактивне тепло під поверхнею дає тільки пʼятдесяту частину енергії, випромінюваної вгору на Землі. Але цього все ж досить, щоб розплавити легші елементи і дозволити більш важким силікатним мінералів потонути. У результаті вийшло камʼяне ядро ​​діаметром 1700 кілометрів, оточене шаром води і льоду завтовшки 100-180 кілометрів. Поверхня Плутона настільки холодна, що покрита снігом з твердого азоту, метану й окису вуглецю, але дані спектрометрії припускають, що "корінною породою" є водяний лід.

Глибоко в мантії тепло ядра може утримувати його у вигляді суміші зі сльоти та води. Протягом мільйонів років азотний лід на поверхні повільно циркулював у результаті конвекційних течій, що викликаються підземним океаном. Це вказує на те, що вода всередині Плутона поводиться, як розплавлена магма в мантії Землі.

Церера

Церера — найбільший обʼєкт у Поясі астероїдів і єдина карликова планета у внутрішній Сонячній системі. Спочатку він був утворений як суміш пористого каменю з приблизно 10% льоду.

На початку утворення Церери тепло від радіоактивного розпаду важчих елементів розтопило лід, у результаті чого більша частина камʼяної породи опустилася вниз до ядра. Тепла було недостатньо, і зовнішні 10 кілометрів або близько до того залишилися замороженими. Але в міру того, як підземний океан нагрівався, він розширився й утворив тріщини на поверхні. За мільярди років конвекційні потоки несли тепло від ядра і дозволили внутрішньому простору знову замерзнути, але Церера, схоже, усе ще має рідку воду під поверхнею.

Тритон

Тритон — найбільший супутник Нептуна. Він трохи більший за Плутона і має майже такий же склад. Цілком ймовірно, що обидва вони утворилися в поясі Койпера, а потім потрапили глибше в сонячну систему в результаті гравітаційного тяжіння Нептуна й Урану. Нептун гравітаційно захопив Тритон, але, що незвично, супутник має ретроградну орбіту — він обертається в напрямку, протилежному до обертання Нептуна. Коли він був уперше захоплений, його початкова орбіта була дуже ексцентричною, і це викликало сильний приливний нагрів. Цього тепла було достатньо, щоб розтопити внутрішню частину і змусити її розділитися на щільне ядро ​​з рідкою водною мантією і кіркою з води й азотного льоду. Як тільки кора була ізольована від ядра цим рідким шаром, вона могла вільно згинатися, що посилювало ефект приливного нагріву і допомагало зупинити повторне замерзання океану.

Компʼютерні моделі показують, що досить невеликої кількості розчинених у воді домішок, таких як аміак, щоб знизити точку замерзання і зберегти океан Тритона в рідкому стані.

Мімас

Супутник Сатурна, Мімас, може в основному складатися з водяного льоду з невеликими каменями — як сніжний ком. Він досить великий тільки для того, щоб мати круглу форму під дією власної сили тяжіння (насправді він злегка яйцеподібний). На відміну від свого трохи більшого родича Енцелада, тут немає видимих струменів або гейзерів, а його поверхня дуже сильно порізана кратерами, що говорить про те, що кора залишалася замороженою протягом мільярдів років. Це дивно, тому що Мімас обертається ближче до Сатурна і по більш ексцентричній орбіті, тому він повинен отримувати набагато більше приливного тепла.

Однак, нещодавній аналіз зображень з апарату "Кассіні" показав, що Мімас злегка "хитається" на своїй орбіті і є тільки дві теоретичні моделі, які пояснюють це. Або в Мімаса є щільне подовжене ядро, яке виводить його з рівноваги, або в нього є рідкий океан під корою, який дозволяє ядру переміщатися всередині. Якщо в Мімаса є рідкий океан, він повинен бути покритий дуже товстою і міцною кіркою, щоб запобігти появі будь-яких тріщин або гейзерів. Це не узгоджується зі спостереженнями за іншими супутниками і карликовими планетами Сонячної системи. Але сучасні моделі формування супутників також не можуть пояснити, чому в Енцелада рідка мантія, а в Мімаса — ні.

Енцелад

У 2005 році зонд NASA "Кассіні" виявив струмені водяної пари, що вивергаються біля південного полюса супутника Сатурна, Енцелада. Оскільки гравітація на Енцеладі становить усього 1% від земної, кристали льоду легко викидаються на орбіту, і тепер ми знаємо, що вони відповідальні за більшу частину матеріалу в E-кільці Сатурна. В Енцелада є камʼяне ядро ​​діаметром близько 370 кілометрів, оточене 10-кілометровим океаном під крижаною кіркою. Спочатку вчені думали, що океан є тільки у вигляді підземного озера на південному полюсі, оскільки саме там було видно всі струмені.

Але вимірювання невеликого коливання Енцелада показують, що, за даними NASA, камʼяне ядро, ймовірно, повністю відокремлене від кори. Це означає, що океан оточує супутник і, ймовірно, становить 40% його обсягу. Причина того, що струмені виникають тільки на південному полюсі, полягає в тому, що поверхневий лід вважається набагато тоншим — усього 5 кілометрів порівняно з 20-45 кілометрами на решті частини Енцелада.

Якби це уявлення про супутник було правильним, приливного тепла Сатурна було б недостатньо, щоб пояснити його рідкий океан. Замість цього від ядра може виходити більше геотермального тепла, ніж передбачалося раніше. Це могло б сприяти виникненню гідротермального підйому поживних речовин і органічних молекул, вселяючи надію на те, що там зародилося життя.

Діона

Супутник Сатурна Діона може складатися на 50% з води з більш важким камʼяним ядром. Діона у два рази більша за Енцелад, але в неї набагато менша ексцентрична орбіта, тому вона отримує менше тепла від приливних процесів. Тому в неї більш товста мерзла кора — близько 100 кілометрів завтовшки. Група вчених з NASA дійшла висновку, що ця кора може плавати в рідкому океані завглибки 35-95 кілометрів.

Діона покрита кратерами, і на ній немає гейзерів Енцелада, але одна півкуля вкрита величезними крижаними скелями заввишки в сотні метрів і завдовжки в сотні кілометрів. Ймовірно, це сліди, що залишилися від раннього життя Діони, коли поверхня її ще була геологічно активною. Згідно з дослідженням Королівської обсерваторії Бельгії, важливою особливістю Діони є те, що її океан може бути рідким аж до корінної породи, а не затиснутий між двома шарами льоду.

Титан

Титан, супутник Сатурна, незвичайний, тому що це єдине небесне тіло в Сонячній системі, крім Землі, яке має значну атмосферу і водойми на поверхні. Температура поверхні Титана становить -180 градусів за Цельсієм, тому тут дуже холодно для рідкої води на поверхні, але приблизно підходить для рідкого метану й етану. Ці органічні сполуки випаровуються в атмосферу і випадають у вигляді дощу, утворюючи річки, озера і моря. Озера і річки покривають лише близько 3% поверхні, тому Титан усе ще набагато сухіший за Землю. Густий помаранчевий туман Титана виникає через частинки Толиними, що утворюються, коли сонячне ультрафіолетове світло руйнує метан в атмосфері. Згідно з дослідженням Хуана Лори з Єльського університету, супутник повинен був витратити весь метан на поверхні мільярди років тому, тому в Титана повинен бути якийсь підземний резервуар, який його поповнює. Поки що вчені не знайшли переконливих доказів існування кріовулканів, які могли постачати цей метан.

Як і в Каллісто, у Титана може бути океан, який підтримується в рідкому стані завдяки антифризовому ефекту розчиненого аміаку. Зʼявитися життю тут буде важко, оскільки рідкий океан, ймовірно, затиснутий між твердими, непроникними шарами льоду. Згідно з даними NASA, життя могло виникнути у вуглеводневих морях на поверхні, але без доступу до рідкої води його хімічний склад може бути зовсім іншим, ніж у життя на Землі.

Джерело: Space.com