
В 2024 году исследование, проведённое учёным-планетологом Ричардом Картрайтом из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, показало, что отложения льда из углекислого газа и других углеродсодержащих молекул на спутнике Урана Ариэле, вероятно, образовались в результате химических процессов внутри спутника — возможно, даже в подповерхностном океане.
Теперь новое исследование может пролить свет на то, как эти материалы попали (или до сих пор попадают) на поверхность. Новое исследование, проведённое планетологом APL Хлоей Беддингфилд, указывает на то, что вероятными путями этого обмена являются медиальные борозды — траншеи, проходящие через массивные каньоны Ариэля.
Результаты исследования позволяют предположить, что эти борозды являются центрами спрединга, подобно тем, которые создают новую океаническую кору на морском дне Земли, поднимая внутренний материал, формирующий новую поверхность.
«Если мы правы, то эти срединные борозды, вероятно, являются лучшими кандидатами на роль источника отложений оксида углерода и позволяют получить более подробную информацию о недрах Луны», — сказал Беддингфилд. «Ни одна другая особенность поверхности не свидетельствует о том, что она способствует перемещению материалов изнутри Ариэля, что делает это открытие особенно интересным».
Считается, что бороздки на поверхности Ариэля, одной из самых молодых известных поверхностей спутников, являются результатом сложного взаимодействия тектонической и вулканической активности. Используя снимки, сделанные космическим аппаратом «Вояджер-2» НАСА (единственным аппаратом, который пролетал мимо Урана и его спутников), исследовательская группа предположила, что бороздки могли образоваться в результате трещин или вулканических каналов.
Но новый анализ убедительно свидетельствует в пользу центров распространения. Например, стены каньонов, обрамляющие желоба, складываются, как кусочки пазла, когда их центральные части удаляются с помощью цифровых технологий. А на дне каньонов в некоторых местах видны регулярно расположенные гребни, похожие на следы строительного экскаватора, что соответствует серии отложений материала.
По словам Беддингфилда, центры спрединга возникают из-за конвекционных ячеек под земной корой. Тепло, исходящее из недр Ариэля, заставляет материал подниматься, раскалывая поверхность и раздвигая её по мере того, как материал опускается и постепенно остывает.
Любопытно, что Ариэль и несколько других спутников Урана пережили несколько периодов геологической активности, вероятно, вызванных приливными силами. Эти силы, возникающие из-за резонанса периодов обращения спутников, когда их периоды обращения совпадают в точном соотношении, заставляли их ледяные недра переходить из одного состояния в другое: нагреваться, в некоторых случаях плавиться и замерзать.
«Это удивительная ситуация — как этот цикл влияет на эти спутники, их эволюцию и характеристики», — сказал Беддингфилд.
По мнению учёных, эти резонансы помогли сохранить океаны под Ариэлем и его меньшим соседом Мирандой. Например, в исследовании 2024 года, соавтором которого был Том Нордхейм из APL, было высказано предположение, что такие резонансы сформировали океан внутри Миранды и что этот океан может существовать и сегодня.
Что касается возможного океана на Ариэле, Нордхейм подчеркнул важность медиальных борозд для понимания вероятного короткого срока жизни оксидов углерода. «Эти новые результаты указывают на возможный механизм размещения свежего материала и недолговечных соединений, включая монооксид углерода и, возможно, соединения с аммиаком, на поверхности», — сказал он.
На Ариэле тоже может быть тонкий слой остаточного океана, хотя Беддингфилд по-прежнему с осторожностью относится к прямым связям между этим океаном и срединными бороздами.
«Размер возможного океана Ариэля и его глубину под поверхностью можно только оценить, но он может быть слишком изолированным, чтобы взаимодействовать с центрами спрединга, — сказала она. — Мы многого не знаем. И хотя на поверхности Ариэля есть лёд из оксида углерода, до сих пор неясно, связаны ли они с бороздами, потому что у «Вояджера-2» не было приборов, которые могли бы отобразить распределение льда.
Чтобы найти ответы, Картрайт подчеркнул необходимость дальнейших исследований и важность специальной миссии на Уран. "Нам нужен орбитальный аппарат, который сможет пролететь вблизи "Ариэля", детально нанести на карту его медиальные борозды и проанализировать их спектральные характеристики на наличие таких компонентов, как углекислый газ и монооксид углерода", - сказал он. "Если углеродсодержащие молекулы сосредоточены вдоль этих канавок, то это убедительно подтверждает идею о том, что они являются окнами во внутренние недра Ариэль".
Поскольку Уран занимает всё более важное место в списке приоритетных объектов для исследования, Ариэль и его загадочные срединные борозды вскоре могут стать предметом пристального изучения, что позволит впервые взглянуть на прошлое и, возможно, даже на настоящее этого спутника.
Источник: The Planetary Science Journal, Университет Джона Хопкинса
На изображении:
Скомбинированное изображение, полученное узкоугольной камерой «Вояджера-2» 24 января 1986 года, показывает поверхность спутника Урана Ариэля, покрытую многочисленными углублениями и бороздами.
Источник: NASA/Лаборатория реактивного движения