Исследование: Мимас, спутник Сатурна, имеет подповерхностный океан жидкой воды

Солнечная система может оказаться еще более «влажной», чем предполагалось ранее. Все дело в том, что Мимас, один из спутников Сатурна, скорее всего, имеет подповерхностный океан жидкой воды.

Если это так, то Мимас присоединится к другим спутникам Солнечной системы, таким как Европа и Энцелад, которые представляют класс «IWOW» (англ. Interior Water Ocean Worlds, что переводится как «внутренние водные океанические миры»).

«Поскольку поверхность Мимаса сильно испещрена кратерами, мы считали, что это просто замерзшая глыба льда, — сказала Алисса Роден, геофизик из Юго-западного научно-исследовательского института Сан-Антонио, штат Техас. — IWOW, такие как Энцелад и Европа, как правило, имеют трещины и демонстрируют другие признаки геологической активности. Оказывается, поверхность Мимаса обманывала нас, и наше новое исследование значительно расширило определение потенциально обитаемого мира в Солнечной системе и за ее пределами».

Жизнь, которой не нужен солнечный свет

Здесь, на Земле, жизнь в основном зависит от солнечного света, но есть несколько мест, где организмы могут процветать в полной темноте. Например, на дне Мирового океана проживают существа, сгруппированные вокруг гидротермальных источников, которые выделяют тепло и питательные вещества из недр Земли. Там жизнь зависит не от фотосинтеза, а от хемосинтеза — химических реакций окисления неорганических соединений с целью синтеза органических веществ.

Это знание стало особенно актуальным в эпоху наших поисков внеземной жизни, когда было обнаружено, что спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад имеют подповерхностные океаны жидкой воды, скрывающиеся под их ледяными поверхностями.

Особенный Мимас

Приливные растяжения и сжатия спутников, вызванные гравитационными взаимодействиями с родительскими планетами, генерируют достаточно тепла, чтобы вода под поверхностью не замерзла. Однако Мимас, похоже, реагирует на это иначе: он ближе к Сатурну и имеет более эксцентричную (эллиптическую) орбиту, чем Энцелад, что указывает на то, что он должен испытывать более сильные приливы; однако его активность намного ниже, чем у Энцелада.

Это привело ученых к выводу, что Мимас, вероятно, был полностью заморожен и, следовательно, менее подвержен деформации. Но особенности его либрации (физического «колебания»), обнаруженные космическим аппаратом NASA «Кассини», не давали ученым покоя. Другими словами, если бы Мимас был абсолютно твердым, то он не должен был бы «шататься» таким образом, как зафиксировал «Кассини».

Либрация Мимаса предполагает, что либо спутник имеет дифференцированное ядро, либо жидкий океан — что-то, что препятствует жесткому соединению ядра с поверхностью, позволяя последней плавно перемещаться.

Роден и ее команда решил исследовать возможность наличия жидкого океана. Для этого им нужно было решить проблему генерации и рассеивания достаточного количества тепла из недр Мимаса, чтобы удерживать воду внутри в жидком состоянии, сохраняя при этом очень толстую ледяную внешнюю оболочку.

«Большую часть времени, когда мы создаем эти модели [строения недр Мимаса], нам приходится их настраивать таким образом, чтобы в итоге получить то, что мы наблюдаем, — объясняет Роден. — Доказательства существования внутреннего океана просто «выскочили» из самых реалистичных сценариев стабильности ледяного панциря и наблюдаемых либраций».

Согласно их моделям, ледяной панцирь Мимаса имеет толщину от 24 до 31 километра, под которым «кружится» глобальный океан. Поскольку диаметр Мимаса составляет всего 396 километров, океан относительно очень глубокий.

Команда исследователей также установила, что поток тепла, идущий от поверхности Мимаса, вероятно, очень чувствителен к толщине льда в любом регионе. Будущие космические аппараты должны иметь возможность измерять это напрямую, как на Мимасе, так и на другие IWOW.

Наконец, модели предполагают, что в дополнение к жидкому океану Мимас может также иметь дифференцированное ядро. Примечательно, что противоречит предыдущим моделям эволюции Мимаса, поскольку ранняя дифференциация спутника должна была обеспечить орбиту, сильно отличающуюся от той, которую мы наблюдаем сегодня. Все это делает Мимас очень интересным объектом для дальнейшего исследования.

«Хотя наши результаты и подтверждают наличие у Мимаса подповерхностного океана, сложно согласовать орбитальные и геологические характеристики спутника с нашим нынешним пониманием его тепловой орбитальной эволюции, — добавила Роден. — Оценка статуса Мимаса как океанической луны позволила бы сравнить модели его формирования и эволюции, что помогло бы нам лучше понять кольца Сатурна и спутники среднего размера, а также распространенность потенциально пригодных для жизни океанических лун, особенно на [орбите] Уране, объекте дальнейшего исследования».