Докази свідчать про те, що риба Урана Аріель колись мала величезний океан під своєю замерзлою зовнішністю. Дослідження в Ікар досліджує, як цей прихований океан змінювався з часом, і припускає, що колись його глибина могла перевищувати 100 миль (170 кілометрів). Для порівняння, Тихий океан має середню глибину приблизно 2,5 милі (4 кілометри).
«Аріель дуже унікальна з точки зору крижаних супутників», — сказав співавтор Алекс Паттофф, старший науковий співробітник Інституту планетарних наук.
Місяць із дивно жорстоким минулим
Аріель – найяскравіший супутник Урана і другий найближчий до планети супутник. Маючи лише 720 миль (1159 км) у поперечнику (відстань від PSI у Тусоні до Солт-Лейк-Сіті, штат Юта), це четвертий за величиною супутник у системі Урана.
Незважаючи на відносно невеликі розміри, Аріель має надзвичайно складну поверхню. За словами першого автора статті Калеба Строма, аспіранта Університету Північної Дакоти, стародавні елементи, такі як ударні кратери, розташовані на краях набагато молодших Земель. Деякі плоскі території, можливо, навіть утворилися в результаті кріовулканізму, де вода, лід або інші летючі матеріали із замерзлого світу, а не розплавлена порода.
Аріель також покритий розломами, хребтами та грабенами, місцями, де частини земної кори впали під навколишню місцевість. Деякі з цих структур виглядають у більших масштабах, ніж ті, які можна знайти майже будь-де в Сонячній системі.
Секретний ремонт інтер’єру Аріель
Саме ці масивні поверхневі деталі спонукають до нового розслідування. Дослідники хотіли визначити, якою була внутрішня частина та орбіта Аріель у минулому, щоб знайти тріщини, які видно сьогодні.
Одним із ключових факторів є ексцентриситет орбіти, тобто те, наскільки орбіта відхиляється від ідеального кола. Зміни внутрішньої структури Аріеля та ексцентриситету орбіти можуть впливати на кількість хвиль тиску, що діють на його крижаний покрив. Коли Місяць обертається навколо Урана, гравітаційні сили неодноразово розтягують і стискають його, потенційно створюючи достатню напругу на поверхні, щоб викликати великі тріщини.
«Спочатку ми нанесли на карту більші структури, які ми бачимо на Землі, а потім використали комп’ютерну програму для моделювання припливних сил на Землі, які змушують Аріель деформуватися з футбольного м’яча на футбольний м’яч і назад, коли він наближається та віддаляється від Урана під час своєї орбіти», — сказав Паттофф. «Поєднуючи модель з тим, що ми бачимо на Землі, ми можемо зробити висновки про минулу ексцентриситет Аріель і про те, наскільки товщиною є океан».
Більш ексцентрична орбіта
Дослідники виявили, що Аріель колись мав орбітальний ексцентриситет приблизно 0,04, що приблизно в 40 разів перевищує поточне значення.
Хоча 0,04 все ще означає орбіту, яка здається майже круговою, ця різниця значно збільшує приливні сили, що діють на Аріель. Його орбіта була б приблизно в чотири рази ексцентричнішою, ніж орбіта супутника Юпітера Європи, чия крижана кора сильно розколота через постійне гравітаційне тяжіння та стиснення.
Ці сили могли зіграти важливу роль у формуванні драматичного пейзажу Аріель.
«Щоб створити ці розломи, у вас повинен бути дійсно великий океан або тонкий лід, або більший ексцентриситет і менший океан», — сказав Паттофф. «Але в будь-якому випадку нам потрібен океан, щоб створити тріщини, які ми бачимо на поверхні Аріель».
Уран може мати дві океанські світи
Зонд «Аріель» є другим із серії дослідників того, що колись існувало під поверхнею супутників Урана. Минулого року та ж дослідницька група повідомила про подібні результати для Міранди, іншого крижаного супутника, що обертається навколо Урана.
Разом отримані дані свідчать про те, що більш ніж один супутник в системі Урана може мати великий підповерхневий океан.
«Ми знаходимо докази того, що система Урана може містити подвійний океанський світ», — сказав Том Нордхейм з Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса та головний дослідник гранту Цільової групи NASA Solar System, яка фінансувала дослідження Міранди та Аріель. «На жаль, ми побачили лише південну півкулю Аріель і Міранда. Але наші результати можуть дати нам уявлення про те, що може побачити космічний корабель у недоторканій північній півкулі Місяця, наприклад кратери та хребти там. Зрештою, нам просто доведеться повернутися до системи Урана та побачити на власні очі».
Що може показати майбутня місія на Уран
Вчені досі точно не знають, коли існував глибокий океан Аріель і скільки він тривав. Тим не менш, нові результати забезпечують важливу основу для майбутніх досліджень того, як підповерхневі океани формуються, еволюціонують і потенційно зникають з часом у далеких крижаних світах.
Майбутні польоти космічних кораблів до Урану також можуть перевірити прогнози дослідників, зробивши зображення невивченої північної півкулі Аріель і Міранда та шукаючи розломи та хребти, очікувані від їхніх моделей.
Це дослідження також фінансувалося Консорціумом космічних грантів Північної Дакоти.
