Зростає кількість доказів того, що супутник Урана Аріель колись міг містити величезний океан під своєю крижаною зовнішністю. Дослідження, опубліковані в Ікар Дослідження досліджує, як цей прихований океан змінювався з часом, і припускає, що колись його глибина могла перевищувати 100 миль (170 кілометрів). Для порівняння, середня глибина Тихого океану становить приблизно 2,5 милі (4 км).

«Аріель досить унікальний тим, що це крижаний місяць», — сказав співавтор дослідження Алекс Путхофф, старший науковий співробітник Інституту планетарних наук.

Місяць з дивовижним і бурхливим минулим

Аріель є найяскравішим супутником Урана і другим найближчим до нього супутником. З діаметром всього 720 миль (1159 км) (відстань від PSI в Тусоні до Солт-Лейк-Сіті, штат Юта), він займає четверте місце за розміром супутника в системі Урана.

Незважаючи на відносно невеликі розміри, Аріель має надзвичайно складну поверхню. Калеб Стром, провідний автор статті та нещодавно випускник Університету Північної Дакоти, сказав, що давні об’єкти, такі як ударні кратери, існують поряд із значно молодшими об’єктами. Деякі гладкі області, можливо, навіть були утворені кріовулканізмом, процесом, під час якого вода, лід або інші летючі матеріали вириваються з крижаних світів, а не розплавлених порід.

Аріель також покритий тріщинами, хребтами та грабенами, де частини земної кори занурилися під навколишню місцевість. Деякі з цих структур зустрічаються в масштабах більших, ніж ті, які можна побачити в більшості інших місць Сонячної системи.

Відновіть прихований інтер’єр Аріель

Ці великі поверхні спонукали до нового дослідження. Дослідники хотіли визначити, якими були внутрішній простір і орбіта Аріель у минулому, щоб створити тріщини, які видно сьогодні.

Одним з важливих факторів є орбітальний ексцентриситет, який визначає, наскільки орбіта відхиляється від ідеального кола. Зміни у внутрішній структурі Аріеля та ексцентриситеті орбіти можуть вплинути на кількість приливних сил, що діють на його крижану кору. Коли Місяць рухається навколо Урана, його сила тяжіння неодноразово розтягує та стискає планету, потенційно завдаючи достатнього навантаження на її поверхню, щоб викликати великі тріщини.

«Спочатку ми нанесли на карту більші структури, які можна побачити на поверхні, а потім використали комп’ютерні програми для моделювання приливних сил на поверхні, які викликані спотвореннями, спричиненими формою футбольного м’яча Аріеля до легкої форми футбольного м’яча та назад, коли він рухається до та від Урана під час своєї орбіти», — сказав Путхофф. «Поєднуючи цю модель з тим, що ми бачимо на поверхні, ми можемо зробити висновки про минулі аномалії Аріель і товщину океану».

більш ексцентрична орбіта

Дослідники виявили, що Аріель, можливо, колись мав орбітальний ексцентриситет приблизно 0,04, що приблизно в 40 разів перевищує поточне значення.

Хоча 0,04 все ще представляє орбіту, яка виглядає приблизно круговою, різниця значно посилила б приливні сили, що діють на Аріель. Його орбіта була б приблизно в чотири рази більш ексцентричною, ніж орбіта супутника Юпітера Європи. Крижана оболонка Європи була серйозно зруйнована внаслідок тривалого розтягування та стиснення під дією сили тяжіння.

Ці сили могли зіграти велику роль у формуванні драматичного пейзажу Аріель.

«Для утворення цих тріщин вам потрібен або дуже тонкий лід на дуже великому океані, або вам потрібен невеликий океан з високим ексцентриситетом», — сказав Путхофф. «Але в будь-якому випадку потрібен океан, щоб створити такі тріщини, які ви бачите на поверхні Аріель».

Можливо, Уран мав дві океанські світи

Дослідження Аріель є другим із серії досліджень того, що могло колись існувати під поверхнею супутників Урана. Минулого року та ж дослідницька група повідомила про подібні результати для Міранди, іншого крижаного супутника, що обертається навколо Урана.

У сукупності ці відкриття підвищують ймовірність того, що кілька супутників у системі Урана мали значні підземні океани.

«Ми знаходимо докази того, що в системі Урана може існувати океан-близнюк», — сказав співавтор Том Нордхейм з Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса та головний дослідник робочого гранту NASA Solar System Working Grant, який фінансував дослідження Міранди та Аріель. «На жаль, ми бачили лише південну півкулю Аріель і Міранди. Але наші результати можуть дати нам прогнози щодо того, що майбутні космічні кораблі побачать у північній півкулі Місяця, включно з розташуванням тріщин і хребтів. Зрештою нам доведеться повернутися до системи Урана, щоб побачити на власні очі».

Що покажуть майбутні місії на Урані

Вчені досі точно не знають, коли існував глибоководний океан Аріель і як довго він тривав. Однак нові результати створюють важливу основу для майбутніх досліджень, які досліджують, як формуються, еволюціонують і можуть з часом зникнути підземні океани у віддалених крижаних світах.

Майбутні місії космічних кораблів до Урана можуть перевірити прогнози дослідників, сфотографувавши незвідану північну півкулю Аріель і Міранди, шукаючи тріщини та опуклості, передбачені моделями.

Це дослідження також фінансувалося Консорціумом космічних грантів Північної Дакоти.