Несколько месяцев назад исследования показали наличие глобального океана жидкой воды под покрытой кратерами корой спутника Сатурна Мимаса. Подтверждение было получено в результате анализа его изменений орбиты и приливных взаимодействий с газовым гигантом. Ученые предположили, что возраст этого океана не превышает 25 миллионов лет. Однако его происхождение оставалось загадкой.
Теперь в исследовании Института планетарных наук (PSI) изучается его возможная эволюция. В частности, предполагается, что из-за притяжения Сатурна через механизм, известный как приливной нагрев, орбита Мимаса со временем стала менее эксцентричной. В результате ледяная кора спутника расплавилась и истончилась, а внутри образовался огромный океан.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что этот процесс начался, когда эксцентриситет Мимаса был в два-три раза больше его нынешнего значения. То есть океан был даже моложе, чем считалось ранее: он должен был сформироваться в последние 10-15 миллионов лет.
От замерзшей коры Мимаса до океана жидкой воды
Радиус Мимаса составляет чуть менее 200 километров. Поверхность сильно изрезана кратерами и имеет мало других геологических особенностей. Ограниченная геологическая активность, выявленная до сих пор, соответствовала идее о том, что ее внутренности полностью замерзли и оставались таковыми на протяжении большей части его истории.
Однако измерения орбитальных параметров Мимаса, проведенные зондом «Кассини», свидетельствуют о наличии дифференцированной внутренней среды. В частности, толщина внешней гидросферы, состоящей из льда и жидкостей, оценивается примерно в 70 километров. А текущие оценки толщины ледяной оболочки составляют:
- 20-30 километров, в зависимости от прецессии (вращательного движения оси спутника).
- От 24 до 31 километра — более узкий диапазон, основанный на либрации (небольшом колебании скорости вращения спутника).
В оставшихся 40-45 километрах находится глубокий океан жидкой воды.
Иллюстрация эволюции ледяной оболочки Мимаса, где изменения толщины (ось y) отстают от уменьшения эксцентриситета (перевернутая ось x). В правой части графика время увеличивается, а эксцентриситет уменьшается.
Происхождение океана возрастом менее 15 миллионов лет
Наличие океана в недрах Мимаса сегодня означает, что эксцентриситет Мимаса в прошлом был выше и уменьшился до нынешнего значения по мере рассеивания энергии в недрах. Эксцентриситет — это то, что приводит к приливным потеплениям: сейчас для Мимаса он все еще очень высок по сравнению с другими активными океаническими спутниками, такими как соседний Энцелад.
«Мы считаем, что приливное потепление — это источник тепла, ответственный за текущее истончение оболочки«, — говорит Мэтью Э. Уолкер, старший научный сотрудник PSI. «Приливное нагревание, однако, не является свободной энергией, поэтому по мере расплавления оболочки оно вытягивает энергию из орбиты, уменьшая ее эксцентриситет, пока она не станет круговой».
Начало плавления, по расчетам исследователей, должно было произойти, когда эксцентриситет Мимаса был в 2,5-3 раза больше его нынешнего значения. До этого момента, около 10 миллионов лет назад, Мимас был полностью заморожен.
Ситуация развивалась бы и сегодня: оболочка продолжала бы истончаться, а океан становился бы больше, опять же из-за приливного потепления, вызванного взаимодействием с Сатурном. «Что изменилось, чтобы запустить эту эпоху таяния, все еще изучается«, — сказал Уокер, добавив: «Мы можем наблюдать Мимас в особенно интересное время«.
Со статьей, опубликованной в журнале Earth and Planetary Science Letters, можно ознакомиться здесь.
