Луна Урана, Ариэль, может иметь скрытый океан под своей замерзшей корой

В прошлом году в одном из исследований было высказано предположение, что залежи углекислого льда и других углеродсодержащих молекул на луне Урана Ариэль, вероятно, возникли в результате внутренних химических процессов - возможно, даже из подповерхностного океана.

Теперь новое исследование дает представление о том, как эти материалы могли достичь или все еще достигают поверхности Луны. 

Исследование, проведенное под руководством планетарного геолога Хлои Беддингфилд из APL, указывает на медиальные канавки - траншеи, прорезающие массивные каньоны Ариэля, - как на вероятные пути этого движения.

Тайны недр Ариэля 

Полученные данные указывают на то, что эти срединные канавки функционируют аналогично центрам спрединга на Земле, где новая океаническая кора образуется по мере того, как внутренний материал поднимается на поверхность.

«Если мы правы, то эти медиальные канавки, вероятно, являются лучшими кандидатами на поиск месторождений оксида углерода и раскрытие новых подробностей о внутренностях Луны», - сказал Беддингфилд. «Никакие другие особенности поверхности не свидетельствуют о том, что они способствуют перемещению материалов изнутри Ариэля, что делает эту находку особенно интересной».

Канавки Ариэля - одни из самых молодых известных особенностей на его поверхности. Ученые долгое время спорили, образовались ли они в результате расщелин, вызванных тектоническими силами, или в результате вулканической активности. 

Команда проанализировала снимки, сделанные космическим аппаратом НАСА «Вояджер-2» - единственным аппаратом, который пролетал мимо Урана и его лун, - и пришла к выводу, что эти особенности больше похожи на центры спрединга, а не на вулканические каналы.

Влияние приливных сил 

Ариэль, как и некоторые другие луны Урана, пережил несколько периодов геологической активности, вероятно, под воздействием приливных сил. 

Эти силы возникают из-за орбитальных резонансов - точных соотношений в орбитальных периодах лун, которые порождают повторяющиеся гравитационные взаимодействия. Взаимодействие создает циклы внутреннего нагрева, потенциально способные растопить части ледяного интерьера, а затем снова заморозить их с течением времени.

«Это захватывающая ситуация - как этот цикл влияет на эти луны, их эволюцию и характеристики», - говорит Беддингфилд.

Некоторые ученые считают, что эти резонансы могли способствовать поддержанию подповерхностных океанов под Ариэлем и его соседней луной меньшего размера Мирандой. 

В недавнем исследовании 2024 года, написанном в соавторстве с Томом Нордхаймом из APL, было высказано предположение, что подобные приливные силы могли создать океан в недрах Миранды, который может существовать и сегодня.

Внутренняя структура Ариэля

Медиальные бороздки Ариэля могут дать важные подсказки о внутренней структуре луны, в частности, о наличии океана. 

Нордхейм отметил, что углеродсодержащие соединения недолго сохраняются на поверхности планет из-за космического выветривания, что говорит о том, что эти материалы должны были быть отложены относительно недавно.

«Эти новые результаты указывают на возможный механизм размещения на поверхности свежего материала и короткоживущих соединений, включая угарный газ и, возможно, аммиакосодержащие виды», - сказал Нордхайм.

Однако Беддингфилд предостерег от установления прямой связи между возможным океаном Ариэля и медиальными бороздами.

«Размер возможного океана Ариэля и его глубину под поверхностью можно только оценить, но он может быть слишком изолированным, чтобы взаимодействовать с центрами спрединга», - пояснила она. 

Мы многого не знаем». И хотя на поверхности Ариэля присутствуют льды из оксида углерода, пока неясно, связаны ли они с желобками, поскольку у «Вояджера-2» не было приборов, которые могли бы составить карту распределения льдов».

Будущее исследование Урана

Соавтор исследования Ричард Картрайт подчеркнул, что для подтверждения роли этих медиальных желобков в транспортировке материала из недр Ариэля необходимы дальнейшие исследования.

«Нам нужен орбитальный аппарат, который сможет совершить близкие пролеты Ариэля, составить подробную карту его медиальных борозд и проанализировать их спектральные сигнатуры на наличие таких компонентов, как диоксид и монооксид углерода», - сказал Картрайт. 

«Если углеродосодержащие молекулы сконцентрированы вдоль этих борозд, то это подтвердит идею о том, что они являются окнами в недра Ариэля».