Нове дослідження припускає, що під поверхнею супутника Урана Міранди може перебувати водний океан. Це відкриття ставить під сумнів багато припущень про історію і склад супутника і може поставити його в один ряд з небагатьма обраними світами в нашій Сонячній системі, де потенційно можливе життя. Нове дослідження було опубліковано в The Planetary Science Journal.
«Виявлення доказів існування океану всередині такого невеликого об’єкта, як Міранда, є неймовірно дивовижним, – сказав співавтор дослідження Том Нордхайм з Університету Джонса Гопкінса. – Це допомагає розвинути історію про те, що деякі з цих супутників Урану можуть бути дійсно цікавими – що навколо однієї з найвіддаленіших планет у нашій Сонячній системі може бути кілька океанічних світів, що водночас і захопливо, і дивно».
Серед місяців Сонячної системи виділяється Міранда. Кілька знімків, зроблених «Вояджером-2» у 1986 році, показують, що південна півкуля Міранди (єдина частина, яку ми бачили) являє собою мішанину з борозенчастою місцевістю, розділеною на чотири частини грубими уступами та кратерованими областями, як квадрати на ковдрі. Більшість дослідників підозрюють, що ці дивні структури є результатом приливних сил і нагрівання в середині місяця.
Кейлеб Штром з Університету Північної Дакоти, який працював з Нордхеймом і Алексом Паттоффом з Інституту планетології в Аризоні, переглянув знімки Voyager 2. Команда вирішила пояснити загадкову геологію Міранди, провівши зворотне розроблення особливостей поверхні, і працюючи у зворотному напрямку, щоб з’ясувати, якою повинна була бути внутрішня структура Місяця, щоб сформувати його геологію у відповідь на приливний вплив.
Після попереднього картування різних особливостей поверхні, як-от тріщини, хребти й унікальні трапецієподібні корони Міранди, команда розробила комп’ютерну модель для перевірки кількох можливих структур надр супутника, зіставляючи прогнозовані моделі напруг із фактичною геологією поверхні.
Налаштування, яке дало найкращу відповідність між прогнозованими моделями напруги та спостережуваними особливостями поверхні, вимагало існування величезного океану під крижаною поверхнею Міранди близько 100-500 мільйонів років тому. Цей підповерхневий океан був щонайменше 100 кілометрів завглибшки, згідно з дослідженням, і був прихований під крижаною кіркою завтовшки не більше ніж 30 кілометрів.
З огляду на те, що радіус Міранди становить лише 235 кілометрів, океан заповнив би майже половину тіла місяця. «Цей результат став великим сюрпризом для команди», – сказав Штром.
Ключем до створення цього океану, на думку дослідників, були приливні сили між Мірандою і довколишніми місяцями. Ці регулярні гравітаційні тяги можуть бути посилені орбітальними резонансами – конфігурацією, в якій період кожного місяця навколо планети є точним цілим числом періодів інших.
Наприклад, у супутників Юпітера Іо і Європи резонанс становить 2:1: на кожні два оберти Іо навколо Юпітера Європа здійснює рівно один оборот, що призводить до виникнення приливних сил, які, як відомо, підтримують існування океану під поверхнею Європи.
Ці орбітальні конфігурації й приливні сили, що виникають, деформують місяці, як гумові м’ячі, що призводить до тертя і тепла, які підтримують тепло всередині. Це також створює напруження, які розтріскують поверхню, створюючи багатий гобелен геологічних особливостей. Чисельне моделювання показало, що Міранда та її сусідні місяці, ймовірно, мали такий резонанс у минулому, пропонуючи потенційний механізм, який міг зігріти нутрощі Міранди, щоб створити та підтримувати підповерхневий океан.
У якийсь момент орбітальний балет місяців розсинхронізувався, сповільнивши процес нагріву, тож нутрощі Міранди почали остигати та тверднути. Але команда не думає, що нутрощі Міранди вже повністю замерзли. Якби океан повністю замерз, пояснив Нордхейм, він би розширився і спричинив би певні характерні тріщини на поверхні, яких там немає.
Це говорить про те, що Міранда все ще остигає і навіть зараз може мати під своєю поверхнею океан. Сучасний океан Міранди, ймовірно, відносно тонкий, зазначив Штром. «Але припущення про океан усередині одного з найвіддаленіших Місяців у Сонячній системі примітне», – сказав він.
Не було передбачено, що на Міранді буде океан. З огляду на її невеликий розмір і вік, вчені думали, що це, найімовірніше, буде заморожена крижана куля. Передбачалося, що все тепло, що залишилося від його формування, давно розсіялося. Але, як вказав Патхофф, прогнози про крижані місяці можуть бути неправильними, про що свідчить місяць Сатурна Енцелад.
До прибуття космічного апарату «Кассіні» 2004 року багато вчених вважали Енцелад замороженою кулею льоду і каменю. Але насправді там був глобальний океан і активні геологічні процеси. «Мало хто з учених очікував, що Енцелад буде геологічно активним», – сказав Паттофф. «Однак, як ми вже говорили, він викидає водяну пару і лід зі своєї південної півкулі». Тепер Енцелад є головною метою в пошуках життя за межами Землі.
Міранда може бути схожим випадком. За розміром і складом вона порівнянна з Енцеладом, і, згідно з дослідженням 2023 року під керівництвом Яна Коена з APL, вона може активно викидати матеріал у космос. Якщо на ній є (або навіть був) океан, вона може стати майбутньою метою для вивчення населеності та життя. Однак Нордхейм попереджає, що ми все ще занадто багато чого не знаємо про Міранду і місяці Урану, щоб міркувати про існування життя.
«Ми не дізнаємося напевно, чи є там океан, поки не повернемося і не зберемо більше даних», – сказав він. «Ми вичавлюємо зі знімків Voyager 2 останні наукові дані. Зараз ми схвильовані можливостями та з нетерпінням чекаємо на повернення, щоб глибоко вивчити Уран і його потенційні океанічні місяці».