Новое исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science Journal, предполагает, что под поверхностью спутника Урана Миранды может находиться жидкий океан. Это открытие ставит под сомнение многие предположения об истории и составе спутника и может поставить его в один ряд с немногими объектами в нашей Солнечной системе, где потенциально возможна жизнь.

Планетолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) Том Нордхайм, соавтор исследования, отметил: «Обнаружение доказательств существования океана внутри такого небольшого объекта, как Миранда, невероятно удивительно. Это помогает развить историю о том, что некоторые из лун Урана могут быть действительно интересными — вокруг одной из самых далёких планет в Солнечной системе может быть несколько океанических спутников, что одновременно и захватывающе, и странно».

Миранда, одна из лун Урана, выделяется среди других лун Солнечной системы. Снимки, сделанные Вояджером-2 в 1986 году, показывают, что южное полушарие Миранды представляет собой бороздчатую местность, разделённую на четыре части грубыми уступами и кратерированными областями. Большинство исследователей подозревают, что эти структуры являются результатом приливных сил и нагрева внутри луны.

Команда исследователей, включая аспиранта Университета Северной Дакоты Кейла Штрома, работавшего с Нордхеймом и Алексом Паттоффом из Института планетологии в Аризоне, пересмотрела снимки Voyager 2. Они решили объяснить загадочную геологию Миранды, чтобы выяснить, какой должна была быть внутренняя структура луны, чтобы сформировать её современную геологию.

Спутник Урана Миранда, запечатлённый космическим аппаратом «Вояджер-2» 24 января 1986 года.
Источник: NASA / Jet Propulsion Laboratory-Caltech

После картирования различных особенностей поверхности, таких как трещины, хребты и уникальные трапециевидные выступы Миранды, команда разработала компьютерную модель для проверки нескольких возможных структур недр спутника, сопоставляя прогнозируемые модели с фактической геологией поверхности.

Настройка, которая дала наилучшее соответствие между прогнозируемыми моделями и наблюдаемыми особенностями поверхности, требовала существования океана под ледяной поверхностью Миранды около 100–500 миллионов лет назад. Этот подповерхностный океан был по меньшей мере 100 километров в глубину, согласно исследованию, и был скрыт под ледяной корой толщиной не более 30 километров.

Учитывая, что радиус Миранды составляет всего 235 километров, океан заполнил бы почти половину поверхности спутника. «Этот результат стал большим сюрпризом для команды», — сказал Штром.

Ключом к созданию этого океана, по мнению исследователей, были приливные силы между Мирандой и близлежащими спутниками. Эти гравитационные взаимодействия могут быть усилены орбитальными резонансами — конфигурацией, в которой период каждой луны вокруг планеты является точным целым числом периодов других. Например, у спутников Юпитера Ио и Европы резонанс составляет 2:1: на каждые два оборота Ио вокруг Юпитера Европа совершает один оборот, что приводит к возникновению приливных сил, которые поддерживают существование океана под поверхностью Европы.

Эти орбитальные конфигурации и возникающие приливные силы деформируют луны, что приводит к трению и теплу, которые поддерживают тепло внутри. Это также создаёт напряжения, которые способствуют образованиям трещин. Численное моделирование показало, что Миранда и её соседние спутники, вероятно, имели такой резонанс в прошлом, предлагая потенциальный механизм, который мог согреть внутренности Миранды, чтобы создать и поддерживать подповерхностный океан.

В какой-то момент луны рассинхронизировались, замедлив процесс нагрева, так что внутренности луны начали остывать и затвердевать. Но команда не думает, что внутренности Миранды уже полностью замёрзли. Если бы океан полностью замёрз, как объяснил Нордхейм, он бы расширился и вызвал определённые характерные трещины на поверхности, которых там не наблюдается.

Это говорит о том, что Миранда всё ещё остывает и даже сейчас может иметь под своей поверхностью океан. Современный океан Миранды, вероятно, относительно тонкий, отметил Штром.

До прибытия космического аппарата «Кассини» в 2004 году многие учёные считали Энцелад замороженным спутником изо льда и камня. Но на самом деле там существует океан и активные геологические процессы. «Мало кто из учёных ожидал, что Энцелад будет геологически активным. Однако он выбрасывает водяной пар и лёд из своего южного полушария», — сказал Паттофф. Теперь Энцелад является главной целью в поисках жизни за пределами Земли.

Миранда может быть похожим случаем. По размеру и составу она сопоставима с Энцеладом, и, согласно исследованию 2023 года под руководством Яна Коэна из APL, она может активно выбрасывать материал в космос. Если на ней есть (или даже был) океан, она может стать будущей целью для изучения обитаемости. Однако Нордхейм предупреждает, что всё ещё слишком многого неизвестно о Миранде и лунах Урана, чтобы рассуждать о существовании жизни на них.

«Мы не узнаем наверняка, есть ли там океан, пока не вернёмся и не соберём больше данных. Пока что мы выжимаем из снимков Voyager 2 последние научные данные. Сейчас мы взволнованы возможностями и с нетерпением ждём возвращения к Урану, чтобы изучить планету и его потенциальные океанические луны», — сказал он.