Тепло ядер ледяных спутников Урана может сохранить им жидкие океаны

Так, даже несмотря на приточный нагрев от Урана, их собственное ядерное тепло способно уберечь богатые аммиак водоемы в жидком состоянии. Свою модель термической эволюции Титании и Оберона исследователи опубликовали в журнале Icarus. По их словам, она подойдет и для других спутников Урана. У седьмой от Солнца планеты нашей системы, Урана, на данный момент известно 27 естественных спутников, из которых принято выделять только пять крупнейших — Миранду, Ариэль, Умбриэль, Титанию и Оберон. Однако из-за того что планета расположена далеко, близко подобраться к ней смог только «Вояджер-2» в 1986 году. Хотя ледяные планеты-гиганты, Уран и Нептун, является относительно неизведанным классом планет, сегодня мы знаем много таких и вокруг других звезд. А поскольку большая часть нашей информации о собственных ледяных планетах получена благодаря пролетам еще в 1980-х годах, интерес к ним растет.

Облет системы Урана с помощью космического корабля «Вояджер-2» принес несколько изображений, которые раскрывают геологию поверхности каждого из этих спутников. За последние 30 лет исследования космических аппаратов показали, что многие из этих тел является «океаническими мирами», имеющие большие объемы жидкой воды под своими ледяными панцирями. И в своей работе исследователи Аризонского и университета Калифорния Санта Круз Карвер Биерсон (Carver J. Bierson) и Францис Ниммо (Francis Nimmo), учитывая возможность новых миссий на Уран, решили смоделировать тепловую эволюцию его спутников, чтобы вычислить вероятность существования в них подповерхностных океанов.

Два основных внутренних источников тепла для ледяных спутников — это приточный нагрева и процессы ядерного распада в ядрах тел. Приливные силы Урана сыграли свою роль в геологической активности его спутников Миранды и Ариэль. Однако они являются ближайшими к своей планете-хозяике, а приточный нагрев резко снижается по мере удаления от нее. Таким образом, ожидать его существенное влияние на внешних спутников, Титании и Оберона, не стоит.

Впрочем, еще одним из источников тепла может быть ядерный распад в ядре. Он, например, поддерживает разогретое до пяти тысяч градусов ядро ​​Земли жидким, что сохраняет наше магнитное поле. Его и решили рассчитать для Титании и Оберона в этой работе — хватит его тепла, чтобы сохранить их подповерхностные океаны в жидком виде.

Применяя эту модель, ученые обнаружили, что единого нагрева реакциями ядерного распада недостаточно для образования океана на небольших спутниках Урана — Миранде, Ариэль или Умбриэль. Но большие спутники — Титания и Оберон — могли бы создать значительные подповерхностные океаны, которые могут сохраняться в течение миллиардов лет. Для всех спутников, кроме Миранды (значительно меньшая и менее плотная), поверхностные тепловые потоки составляют от 1 до 4 мегаватт на каждый квадратный метр поверхности. Поэтому для Титании и Оберона приточного нагрева не требуется, хотя он, безусловно, способствовал бы сохранению океана.

Продолжительность жизни любого подповерхностного океана, контролируется скоростью, с которой тепло теряется через ледяную оболочку. Если бы оболочки Титании и Оберона были непористыми, их океаны исчезли бы еще пол миллиарда лет назад. Однако, если ледяной панцирь пористый, теплопроводность значительно снизится. А если в океане есть аммиак, температура плавления также снизится, что уменьшит поток тепла из океана.

Таким образом, модель предполагает, что если бы пористость ледяной оболочки Оберона или Титании составляла более 12%, а аммиака в океане было больше 10%, тепло от радиоактивного распада в ядре могло бы обеспечить достаточно тепла для поддержания жидкого океана толщиной более километра.

Также ранее мы рассказывали, что подповерхностный океан спутника Сатурна Энцелада может содержать течения, а шлейфы на спутнике Юпитера Европе могут происходить из небольших резервуаров воды у поверхности. Также карликовая планета Церера оказалась пригодной для существования на ней океанов. Больше мы рассказывали в нашем материале «Скрытый океан».

Фото в анонсе: NASA

Перевод материала nauka.ua