Орбитальные колебания могут помочь сохранить океаны в недрах ледяных спутников
Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 21.08.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Орбитальные колебания могут помочь сохранить океаны в недрах ледяных спутников

Орбитальные колебания могут помочь сохранить океаны в недрах ледяных спутников
shortstoryf

Тепло, вырабатываемое гравитационным взаимодействием спутников, сформированных после крупных столкновений, могло продлить срок существования жидких подповерхностных водных океанов. Это относится к большим ледяным мирам, расположившимся во внешней Солнечной Системе. Это открытие существенно расширяет количество возможных объектов, на которых можно обнаружить внеземную жизнь, так как наличие жидкой воды необходимо, чтобы поддерживать известные нам формы жизни. Астрономы оценивают, что может существовать несколько десятков таких объектов в нашей Системе.

«Эти объекты можно рассматривать как потенциальные хранилища воды и жизни. Если наше исследование правильно, в Солнечной Системе может быть намного больше мест, которые обладают некоторыми критическими элементами для внеземной жизни», — Пребел Саксена из Центра космических полётов имени Годдарда, ведущий автор исследований.

Такие холодные миры находятся за орбитой Нептуна и включают в себя уже Плутон и его спутники. Они известны как транснептуновые объекты и слишком холодны, чтобы поддерживать на своей поверхности жидкую воду, так как температура там достигает -200 градусов Цельсия. Однако для некоторых объектов есть доказательства того, что у них вода в жидком виде может присутствовать ниже их ледяных корок. В основном жидкость на этих телах определяют по объёмной плотности, так как она подобна. Но и анализ света, отражённого от некоторых транснептуновых объектов показывает подписи кристаллов водяного льда и гидратов аммиака. При чрезвычайно низких температурах поверхности на этих объектах водяной лёд принимает неупорядоченную, аморфную форму вместо регулярно упорядоченных кристаллов, типичных в более тёплых областях, например, в снежинках на Земле. Кроме того, космическое излучение преобразовывает водяной лёд в аморфную форму и разрушает гидраты аммиака, таким образом, эти молекулы не могут долго выживать на поверхности этих холодных тел. Всё это предполагает, что оба компонента на поверхности могли появиться вследствие существования внутреннего жидкого водяного слоя, который проливается на поверхность. Такое явление известно как криовулканизм.

Самое долго образующееся тепло в транснептуновых объектах образуется в результате распада радиоактивных элементов, которые были включены в них ещё во время формирования. Этого тепла должно быть достаточно, чтобы расплавить определённый слой ледяной корки, создав, таким образом, в недрах океан. Возможно, точно так же можно поддерживать и его существование в течение миллиардов лет. Но по мере того, как радиоактивные элементы всё же распадаются на более стабильные, они прекращают генерировать тепло, и внутренняя структура этих объектов постепенно охлаждается, и любые океаны в их недрах в конечном счёте замёрзнут. Однако новое исследование показало, что гравитационное воздействие с другими объектами может выработать достаточно дополнительного тепла в транснептуновом объекте, чтобы значительно расширить срок существования подповерхностного океана.

Плутон Харон

На этом изображении представлены Плутон и Харон в улучшенном цветовом представлении, вид которых был скомпилирован на одном изображении, чтобы продемонстрировать поразительные различия этих двух тел. К тому же, их цветность и яркость были приведены к общему значению, что позволить визуально сравнить их поверхностные свойства и особенно выделить подобие между полярным регионом Харона и красноватым ландшафтом на экваторе Плутона. Эти тела показаны примерно в одном и том же масштабе, как если бы они находились в одной плоскости, расстояния между ними не соблюдены. Источник: NASA/JHUAPL/SwRI

Как известно, орбита любого спутника развивается посредством гравитационного взаимодействия с его главным объектом, чтобы достигнуть наиболее устойчивого состояния. Как правило орбита становится круговой в районе экватора большего «родительского» объекта, а скорость оборота спутника вокруг своей оси становится такой, что на больший объект смотрит всегда одна и та же сторона. Глобальные столкновения между космическими объектами могут формировать луны из разбросанного по орбите вещества, которое потом объединяется в одно или несколько тел, объединённых друг с другом собственным гравитационным взаимодействием. А так как столкновения происходят на разных скоростях и при разных направлениях, они вряд ли произведут первоначально спутники с совершенно стабильными орбитами. Поскольку созданный столкновением спутник начинает постепенно корректироваться к более стабильной орбите, взаимное взаимодействие заставляет внутреннюю структуру взаимодействующих объектов сжиматься и разжиматься, генерируя трение, которое высвобождает тепло в результате приливного нагрева.

Учёные использовали уравнения для нагревания посредством воздействия приливных сил и вычислили его вклад в бюджет тепла для широкого спектра всевозможных обнаруженных и гипотетических транснептуновых спутниковых систем, включая, например, систему Эрида-Дисномия (Eris-Dysnomia). Эрида является вторым по размерам после Плутона известным транснептуновым объектом.

Плутон криовулкан

Сложное изображение горы Райт (Wright Mons), одного из двух потенциальных криовулканов, выявленных на поверхности Плутона в июле 2015 года. Источник: NASA/JHUAPL/SwRI

«Мы обнаружили, что нагрев от приливных сил может стать переломным моментом, который, возможно, сохранил океаны жидкой воды ниже поверхности больших транснептуновых объектов, таких как Плутон и Эрида. Причём, эти океаны могут там находиться до настоящего времени», — Уэйд Хеннинг из Университета Мэриленда.

«Кардинально наше исследование предполагает, что такой нагрев может подвести изначально глубокие океаны ближе к поверхности, что делает их удобными для будущих наблюдений. Если у вас есть жидкая вода на определённой глубине, то дополнительное тепло от приливных сил заставило бы следующий ледяной уровень таять», — Джо Ренод из Университета Джорджа Мейсона.

Несмотря на то, что жидкая вода необходима для жизни, она является необходимым, но недостаточным условием. Для жизни нужен доступ к стандартным химическим «строительным» молекулам и источнику энергии. Глубоко под океаном на Земле у определённых геологически активных мест существуют экосистемы, которые процветают в абсолютной темноте. А всё потому, что термальные источники, называемые «чёрные курильщики», поставляют необходимые компоненты в виде богатых энергией химических соединений, растворённых в перегретой воде. Приливное нагревание или тепло от распада радиоактивных элементов могли создать такие термальные источники.

Исследовательская команда хотела бы дальше развить и использовать ещё более точные модели нагрева от приливных сил и интерьеров транснептуновых объектов. Это необходимо чтобы определить время, с помощью которого можно увеличить объём жидкого водного океана, и то, как орбита спутника эволюционирует по мере рассеивания тепла. Исследователи, также, пытаются понять, каким образом образуется океан: почти сразу или изначально требуется значительное наращивание тепла.

По информации НАСА.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google