Американские планетологи представили свою модель вероятного существования океанов под поверхностями спутников Урана

13:18 18 Ноябрь Киев, Украина

Американские планетологи оценили вероятность существования редких океанов под поверхностями спутников Урана Титании и Оберона. Да, даже несмотря на приточный нагрев от Урана, их собственное ядерное тепло способно уберечь богатые на аммиак водоемы в жидком состоянии. Свою модель термической эволюции Титании и Оберона исследователи опубликовали в журнале Icarus . По их словам, она подойдет и другим спутникам Урана.

Что мы знаем о спутниках Урана?

В седьмой от Солнца планеты нашей системы, Урана, на данный момент известно 27 естественных спутников, из которых принято выделять только пять крупнейших (и круглых) - Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титанию и Оберон. Однако из-за того, что планета расположена далеко, близко подобраться к ней смог только «Вояджер-2» в 1986 году. Хотя ледяные планеты-гиганты, Уран и Нептун являются относительно неизведанным классом планет, сегодня мы знаем много таких и вокруг других звезд. А поскольку большая часть нашей информации о своих собственных ледяных планетах получена благодаря пролетам еще в 1980-х годах, интерес к ним растет.

Облет системы Урана с помощью космического корабля "Вояджер-2" принес несколько изображений, раскрывающих геологию поверхности каждого из этих спутников. Впрочем, после Вояджера-2 астрономы постоянно находили подповерхностные океаны на ледяных спутниках из внешней части Солнечной системы. За последние 30 лет исследования по космическим аппаратам показали, что многие из этих тел являются «океаническими мирами», обладающими большими объемами жидкой воды под своими ледяными панцирями. И в своей работе исследователи Аризонского и университета Калифорния Санта Круз Карвер Биерсон (Carver J. Bierson) и Францис Ниммо (Francis Nimmo), учитывая возможность новых миссий на Уране, решили смоделировать тепловую эволюцию его спутников, чтобы вычислить вероятность существования у них подповерхностных океанов.
 
Фото: Пять крупнейших спутников Урана в порядке увеличения расстояния от него. Слева направо —  Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон


Как течет океан под льдом?

Два основных внутренних источника тепла для ледяных спутников – это приточный нагрев и процессы ядерного распада в ядрах тел. Приливные силы Урана сыграли свою роль в геологической активности его спутников Миранды и Ариэля. Однако они близки к своей планете-хозяину, а приливной нагрев резко снижается по мере удаления от нее. Таким образом, ожидать его значительного влияния для внешних спутников, Титании и Оберона, не стоит.

Впрочем, еще одним источником тепла может быть ядерный распад в ядре. Он, например, поддерживает разогретое до пяти тысяч градусов ядро Земли жидким, сохраняющим наше магнитное поле. Его и решили рассчитать для Титании и Оберона в этой работе — хватит ли его тепла, чтобы сохранить их подповерхностные океаны в жидком виде.

Какие океаны могут быть на Титании и Обероне?

Используя эту модель, ученые обнаружили, что одного нагревания реакциями ядерного распада недостаточно для образования океана на небольших спутниках Урана — Миранда, Ариэль или Умбриэль. Но более крупные спутники – Титания и Оберон – могли бы создать значительные подповерхностные океаны, которые могут сохраняться в течение миллиардов лет. Для всех спутников, кроме Миранда (которая значительно меньше и менее плотна), поверхностные тепловые потоки составляют от 1 до 4 мегаватт на каждый квадратный метр поверхности. Поэтому для Титании и Оберона приливной нагрев не нужен, хотя он, безусловно, поспособствовал бы сохранению океана.

Продолжительность жизни любого образующегося подповерхностного океана контролируется скоростью, с которой тепло теряется через ледяную оболочку. Если бы оболочки Титании и Оберона были непористыми, их океаны исчезли бы еще полмиллиарда лет назад. Однако, если ледяной панцирь порист, теплопроводность значительно снизится. А если в океане есть аммиак, температура плавления также снизится, что снизит поток тепла из океана.

Таким образом, модель предполагает, что если бы пористость ледяной оболочки Оберона или Титании составляла более 12 процентов, а аммиака в океане было более 10 процентов, тепло от радиоактивного распада в ядре могло бы обеспечить достаточное тепло для поддержания жидкого океана толщиной более километра.