Спутник Урана удивил учёных: под километровым льдом может течь вода

Интерес к ледяным спутникам растёт с каждым годом — ведь именно они могут хранить ответы на вопрос о существовании жизни за пределами Земли. Среди таких объектов особое внимание привлекают Энцелад и Европа, но теперь на горизонте появился новый герой — Ариэль, один из крупнейших спутников Урана. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Icarus, предлагает новый взгляд на его внутреннюю структуру и прошлое.

Почему Ариэль долго оставался в тени

Несмотря на то что Уран входит в число крупнейших планет Солнечной системы, о его спутниках известно крайне мало. Единственным аппаратом, побывавшим там, был "Вояджер-2", пролетевший мимо в 1986 году. Тогда он сделал уникальные снимки Ариэля — но только южной половины поверхности. Север мы так и не увидели ни разу.

Тем не менее даже этот ограниченный набор данных, полученный почти 40 лет назад, до сих пор приносит открытия. Современные методы обработки изображений и моделирования позволяют астрономам "вытянуть" из старых кадров информацию, недоступную в 1980-х.

Как современные технологии "оживили" старые снимки

Команда исследователей из Института планетологии, Университета Джонса Хопкинса и Университета Северной Дакоты использовала две программы, чтобы заглянуть под ледяную кору Ариэля. Для картирования поверхности применялся ArcGIS Pro — инструмент, чаще всего используемый для географических карт Земли. Учёные нанесли на карту трещины, хребты и грабены — обвалы ледяной коры, похожие на гигантские каньоны.

На поверхности спутника соседствуют древние кратеры и относительно свежие области с гладким льдом. Это может означать, что под толщей льда в недавнем прошлом происходили выбросы вещества — своеобразные "извержения" криовулканов.

Как моделируют внутренний мир Ариэля

Чтобы понять, какие процессы могли породить такие ландшафты, исследователи применили специализированный пакет SatStressGUI. Он позволяет смоделировать внутреннее строение ледяных лун и распределение напряжений в их слоях. В модели Ариэля было выделено четыре уровня: каменное ядро, океан жидкой воды, пластичный слой льда и твёрдая внешняя оболочка.

Учёные варьировали орбитальные параметры — эксцентриситет (насколько орбита вытянута) и наклон, а также скорость формирования ледяного панциря. Полученные карты показывают, где могли возникнуть разломы, растяжения и сжатия коры, и эти зоны сопоставляли с реальными фотографиями "Вояджера-2".

Как орбита влияет на жизнь подо льдом

Результаты моделирования показали: даже небольшие изменения орбиты могут радикально повлиять на внутренние процессы. Самое вероятное значение эксцентриситета орбиты Ариэля — 0,04. Для сравнения, у Европы этот показатель в четыре раза меньше. Такая орбита создаёт приливные силы, разогревающие недра и поддерживающие жидкость в океане подо льдом.

Учёные считают, что миллиарды лет назад Ариэль находился в орбитальном резонансе с соседями — Мирандой и Умбриэлем. Их взаимное гравитационное влияние могло поддерживать эксцентриситет и вызывать регулярные приливные деформации, благодаря которым лёд подтаивал и двигался.

"Похоже, что наиболее вероятное значение эксцентриситета орбиты составляло 0,04", — отмечается в исследовании.

Возможный океан под поверхностью

Моделирование показало, что когда-то внутри Ариэля мог существовать океан глубиной около 170 километров. Для сравнения, средняя глубина Тихого океана на Земле — всего 4 километра. Это означает, что под ледяной корой крошечной луны мог простираться целый мир воды, возможно, тёплый и насыщенный химическими элементами, пригодными для жизни.

Если эти выводы подтвердятся, Ариэль станет одним из самых интересных объектов для будущих астробиологических миссий — наряду с Энцеладом, Европой и Титаном.

Почему новые миссии к Урану пока откладываются

Исследователи уже не первый год говорят о необходимости вернуться к Урану. Ещё восемь лет назад учёный Фрейзер призывал включить ледяные гиганты в приоритеты космических программ.

"Ещё восемь лет назад Фрейзер обосновывал необходимость возвращения к системам ледяных гигантов", — говорится в публикации.

Однако пока что миссий не запланировано. В последнем "Десятилетнем обзоре" NASA действительно рекомендовало создать орбитальный аппарат и зонд для изучения Урана, но проект отложен из-за финансовых трудностей. Поэтому учёным остаётся лишь анализировать старые данные и моделировать возможные сценарии, используя современные вычислительные технологии.

Таблица "Сравнение": Ледяные луны и их особенности

Что мешает исследовать ледяные луны Урана

Главная сложность — расстояние. Уран находится в 20 раз дальше от Солнца, чем Земля. Полёт туда займёт не меньше 10 лет даже на современных аппаратах. Кроме того, освещённость в тех широтах крайне низкая, что усложняет работу оптики и солнечных батарей.

Тем не менее учёные уверены: миссия к Урану необходима. Она может не только подтвердить наличие океанов, но и помочь понять, почему ледяные луны способны сохранять активность миллиарды лет после образования.

Блок "А что если…"

А что если под поверхностью Ариэля действительно скрывается океан? В таком случае там могут существовать условия, схожие с ранней Землёй — тепло, вода и органические соединения. А значит, не исключено присутствие микроскопических форм жизни.

Даже если их нет, сама возможность долгого существования жидкой воды на таком далёком и холодном спутнике способна перевернуть наше понимание эволюции планетных систем.

Плюсы и минусы изучения Ариэля

FAQ

Как можно изучать спутник без новых миссий?
Учёные используют старые фотографии "Вояджера-2" и современные программы для моделирования, чтобы получать новые данные из старых снимков.

Будет ли миссия к Урану в ближайшие годы?
Пока нет. NASA рассматривает такой проект, но сроки не утверждены — вероятнее всего, после 2040 года.

Почему Ариэль интересен астробиологам?
Потому что под его ледяной корой может существовать океан с жидкой водой, а значит — потенциально пригодная среда для жизни.

Мифы и правда

Миф: на ледяных лунах не может быть тепла.
Правда: приливные силы и радиоактивное тепло способны поддерживать жидкую воду под поверхностью.

Миф: старые снимки не несут новой информации.
Правда: современные алгоритмы позволяют находить детали, незаметные в 1980-е годы.

Миф: только Европа может содержать океан.
Правда: данные указывают, что океаны возможны и на Энцеладе, Титане, Ариэле и других спутниках.

Исторический контекст

1. 1977 г. — запуск "Вояджера-2".

2. 1986 г. — первый и единственный пролет мимо Урана, получение снимков Ариэля.

3. 2000-е гг. — развитие моделирования планетных процессов.

4. 2020-е гг. — новое исследование с использованием ArcGIS Pro и SatStressGUI.

3 интересных факта об Ариэле

Диаметр спутника всего 1159 км — почти как у Плутона, но он может скрывать океан глубже, чем все земные моря вместе.

Его поверхность самая "разломанная" среди лун Урана — трещины растянуты на сотни километров.

Из-за наклона оси Урана части Ариэля могут находиться в полной тьме десятилетиями.