Кипящие океаны могут скрываться подо льдом самых маленьких лун Солнечной системы

Новое исследование, опубликованное 24 ноября в Nature Astronomy, проливает свет на процессы, происходящие под поверхностью ледяных лун внешних планет, таких как Энцелад (Сатурн), и объясняет, как могли сформироваться их разнообразные геологические черты.

Как работает геология на ледяных лунах

Геология этих миров, в отличие от земной (движение горных пород), определяется действием воды и льда. Луны нагреваются приливными силами от планеты, вокруг которой они вращаются. В периоды более сильного нагрева ледяная оболочка (шельф) тает и истончается; при снижении нагрева — снова замерзает и утолщается.

Ранее авторы изучали, что происходит при утолщении ледяного шельфа. Поскольку лёд имеет больший объём, чем жидкая вода, замерзание создаёт давление, которое может формировать такие структуры, как «тигровые полосы» на Энцеладе.

Что происходит при таянии ледяного шельфа

Новое исследование показывает, что при таянии льда снизу давление в океане падает. Расчёты показывают, что на самых маленьких лунах, таких как Мимас и Энцелад (Сатурн) или Миранда (Уран), давление может упасть достаточно низко, чтобы достичь тройной точки воды, где могут сосуществовать лёд, жидкая вода и водяной пар. Это может приводить к кипению океана.

• На Миранде снимки зонда Voyager 2 показывают области хребтов и утёсов (корон). Кипение океана может объяснить их формирование.
• Мимас (диаметром < 250 миль) выглядит геологически мёртвым, но колебания его движения указывают на наличие океана. Поскольку его ледяная оболочка не должна растрескиваться при истончении, это объясняет, как океан может сочетаться с неактивной поверхностью.

Роль размера луны

Размер имеет ключевое значение. На более крупных ледяных лунах, таких как Титания (Уран), падение давления от таяния льда, согласно расчётам, приведёт к растрескиванию ледяной оболочки ещё до достижения тройной точки воды. Геология Титании может быть результатом цикла истончения и последующего повторного утолщения ледяного панциря.

Понимание этих процессов помогает объяснить, почему эти миры выглядят именно так, как мы их наблюдаем сегодня.