"Море внутри"

[mhc]

Краткий путеводитель по невидимым океанам Солнечной системы
24/04/2017
nplus1.ru/material/2017/04/24/bigwater

На прошлой неделе NASA рассказало о последних результатах миссии «Кассини» — в прошлом году зонд пролетел сквозь гейзеры Энцелада и обнаружил в них последствия гидротермальной активности на дне океана спутника Сатурна. Эта новость обрадовала не только геологов, но и искателей жизни за пределами Земли — открытие означает, что неземные организмы могут черпать энергию для жизни в химических процессах, полным ходом идущих на дне далеких океанов.

Как оказалось в последние десятилетия, в Солнечной системе довольно много небесных тел, где можно найти аналоги земных морей и океанов, или хотя бы жидкую воду. Так, в 2015 году геологи объявили о том, что на Марсе есть соленые ручьи, возникающие во время оттепели. Правда, искупаться в них не получится, размер не тот. В разные годы ученые сообщали о морях на спутниках газовых гигантов, карликовых планетах и даже на экзопланетах. Вот о таких объектах и пойдет речь в нашем путеводителе.

Стоит сразу оговориться — моря в Солнечной системе бывают разные. Например, ближайшие к Земле неземные моря: Ясности, Дождей и так далее, совершенно не подходят для купания. Это огромные ударные бассейны на Луне, когда-то затопленные лавой. Морями их назвали астрономы прошлого, подумав, что эти объекты похожи на земные моря. Сейчас мы знаем, что эти моря преимущественно состоят из базальтовых пород.

Считается, что в прошлом моря существовали на Венере и Марсе, однако без машины времени посмотреть на неземные волны не получится. Можно, конечно, дождаться терраформирования наших планет-соседей (искренне советуем почитать трилогию Кима Стенли Робинсона о том, какой она может быть — «Красный Марс», «Зеленый Марс» и «Голубой Марс»), но вряд ли вы готовы ждать несколько веков.

Океаны Европы

Самый известный неземной океан находится на спутнике Юпитера, Европе. Это небольшой ледяной мир, радиус Европы в четыре раза меньше земного. Кстати, она самая маленькая из четырех Галилеевых спутников Юпитера. Тем не менее, ее легко разглядеть в небольшой телескоп, бинокль или фотоаппарат с телеобъективом — в виде звезды, постепенно меняющей свое положение относительно газового гиганта. Европа находится довольно близко к Юпитеру, делая один оборот вокруг него всего за 3,5 земных дня. Первое, что вас обязательно удивит при высадке на этот спутник — огромный Юпитер, видимые размеры которого окажутся в 20 раз больше, чем у земной Луны.

Океаны Европы обязательно понравятся любителям подледного плавания — из-за слишком большого расстояния от Солнца, тепла, которое получает поверхность спутника, недостаточно для поддержания воды в жидком состоянии. Потому океан покрыт 15-25-километровым слоем льда, охлажденного до -170 градусов Цельсия. Зато, если вы успешно пробуритесь через корку, вас ждет огромный соленый водоем глубиной более сотни километров. Кстати, объем воды в нем в два-три раза больше, чем в Мировом океане Земли.


Озеро во льду Европы — один из способов транспорта воды на поверхность спутника
NASA

Источником тепла, поддерживающего океан в жидком состоянии, является гравитация Юпитера. Спутник движется по эллиптической орбите и притяжение газового гиганта то усиливается, то ослабляется, создается эффект приливов и отливов в масштабах всего небесного тела. На его существование указывает сразу несколько факторов: магнитное поле, хаосы (области, где беспорядочно сочетаются трещины, гряды и плато) и линейчатые образования на ледяной корке, а также гейзеры, которые уже несколько раз замечал «Хаббл» — они выбрасывают тысячи тонн воды.

Ученые отмечают, что на Европе есть все необходимые компоненты для жизни, подобной земной: жидкая вода, энергия химических реакций и органические вещества. Поэтому, будьте осторожны и, на всякий случай, приготовьтесь к неожиданным встречам. Например, в романе Артура Кларка «2010: Одиссея Два» такая встреча закончилась плачевно для одного из космических кораблей.

Кстати, довольно скоро (примерно через пять лет) на Европу отправится новый космический аппарат — Europa Clipper. Помимо серии сближений со спутником, в миссии предусмотрен спускаемый модуль.

Многоэтажные океаны Ганимеда

Для любителей геологической экзотики интересно будет посетить другой спутник Юпитера — Ганимед. Это крупнейший спутник в Солнечной системе — его диаметр всего в 2,5 раза меньше земного. Он располагается немного дальше от Юпитера, чем Европа, но, по мнению ученых, приливного действия остается достаточно для существования подледного океана. Правда, бурить полынью до него придется значительно дольше — сотню километров.

Зато, согласно моделям физиков из Лаборатории реактивного движения NASA, океан Ганимеда может оказаться многослойным и очень соленым. Исследователи объясняют, что при таких условиях могут существовать несколько слоев, состоящих из разных фаз льда. Они отличаются только тем, как в них упакованы молекулы воды, но это сказывается на свойствах этих слоев — например, на плотности.


Модель «многоэтажных» океанов Ганимеда
NASA

На существование ганимедианского океана указали наблюдения «Хаббла» за северными сияниями: проявлениями магнитных полей спутника.

Первая миссия к Ганимеду запланирована на 2022 год — Jupiter Iсy moons Explorer. Сначала аппарат исследует Каллисто (там тоже предполагают существование водного океана), а затем, в 2033 году, JUICE выйдет на орбиту Ганимеда.

Моря Титана

Переместимся дальше от Земли, наша следующая цель — Титан, крупнейший спутник Сатурна. В отличие от Европы и Ганимеда, Титан обрадует вас плотной атмосферой, в полтора раза плотнее, чем на Земле. Сквозь азотно-метановые облака над вами будет проглядывать окольцованный газовый гигант. Правда, он окажется в два раза меньше, по сравнению с видом на Юпитер с поверхности Европы.

Титан уникален тем, что это единственное небесное тело (помимо Земли), на поверхности которого есть настоящие жидкие моря. Правда, сразу стоит предупредить — воды в них нет. Вместо этого вас ждут купания в смеси жидкого метана и этана, насыщенной растворенным азотом. Да, без скафандра не обойтись, даже если вы настоящий «морж» и спокойно переносите купание в ледяной воде: моря Титана на 170 градусов холоднее. Кроме того, плотность сжиженных метана и этана ощутимо меньше плотности воды (800 грамм в литре против килограмма) и плавучесть человека в ней примерно такая же, как у топора в воде.

Зато в море Лигеи — втором по величине «водоеме» спутника — вас ждут исчезающие острова. Существуют две гипотезы об их природе: либо это некая плавучая субстанция, иногда погружающаяся под воду, либо же это огромные по площади (несколько квадратных километров) естественные джакузи, в которых из глубин поднимаются миллиарды пузырьков азота. Кстати, общая площадь морей и озер Титана значительно превышает площадь Каспийского моря.


Море Лигеи, Титан
NASA

Моря Титана были открыты благодаря миссии «Кассини» — с помощью радаров и инфракрасных камер аппарат смог пробиться через дымку облаков и плотной атмосферы, и увидел огромные темные поля. На некоторых инфракрасных снимках ученые смогли зафиксировать даже блики, отражающиеся от глади метановых морей. Стоит заметить, что ученые допускают существование и водного океана в глубинах Титана.

Последняя (она же первая) посадка на Титан произошла 14 января 2005 года. Ее выполнил спускаемый модуль «Гюйгенс», отстыковавшийся от «Кассини». Есть несколько предполагаемых миссий к Сатурну, среди которых можно выделить испанский Titan Lake In-situ Sampling Propelled Explorer. Согласно плану, аппарат приземлится прямо в море Лигеи, но миссия до сих пор не получила официального одобрения.

Гейзеры Энцелада

Совершенно точно нельзя пройти (точнее, пролететь) мимо Энцелада и его подледного океана. В последнее время этот спутник привлекает огромное внимание исследователей. В 2005 году «Кассини» обнаружил на его южном полюсе необычные выбросы — масштабные гейзеры, выбрасывающие воду на высоту 250 километров. Это стало первым указанием на существование скрытого подо льдом резервуара с водой.

Внимательно проанализировав движение спутника по орбите, исследователи обнаружили небольшие покачивания. Если бы Энцелад был проморожен вплоть до ядра, то ничего подобного не наблюдалось бы. На основе подобных наблюдений ученые сделали вывод о том, что океан у спутника глобальный он покрывает всю его поверхность. От нас он «защищен» 20-километровым слоем льда. Вместе с тем, ученые уже знают, где лед тоньше — на южном полюсе, рядом с гейзерами. Судя по выделению тепла, его толщина там не превышает двух километров — гораздо меньше, чем на той же самой Европе.


Модель подледного океана Энцелада
NASA

Глубина океана, по оценкам ученых, достигает 45 километров — почти в четыре раза глубже, чем Марианская впадина. На руку желающим исследовать океаническое дно играет низкая гравитация Энцелада — в 86 раз меньше земной. Поэтому если давление в глубинах Марианского желоба достигает тысячи атмосфер, то на дне океана Энцелада «всего лишь» 50 атмосфер (эквивалент глубине 500 метров в земном океане). Это вполне терпимо для современных подводных лодок — для сравнения российские подводные лодки проекта 955 «Борей» могут погружаться на глубину до 400 метров, предельная глубина — 480 метров, а глубоководные станции и вовсе позволяют погружаться на несколько километров.

Следующая миссия на Энцелад еще не названа, но среди существующих концепций выделяется Enceladus Life Finder. Она может стартовать к системе Сатурна в конце 2021 года. Правда, посадка на спутник в планах миссии не предусмотрена.

Океан сатурнианской «Звезды Смерти»

Мимас немного выбивается из нашего списка — наличие океана на нем не подтверждено и активно обсуждается. Тем не менее, этот похожий на «Звезду Смерти» спутник достоин упоминания хотя бы ради необычности его рельефов и прекрасных видов на Сатурн, сопутствующих поискам жидкости — газовый гигант вместе с системой колец без преувеличения занимает половину мимасианского неба.

Это самый близкий к газовому гиганту спутник, известный геологам и астрономам своим огромным кратером Гершель. Его диаметр составляет около трети диаметра небесного тела.


Мимас и кратер Гершель
NASA

Главным свидетельством существования океана на Мимасе является его пошатывание при движении по орбите — точно такое же, как и у Энцелада. Однако никаких намеков на гейзеры или другую геологическую активность астрономы не наблюдают. В отличие от испещренных полосами и хаосами Европы и Энцелада, Мимас покрыт огромным количеством кратеров, которые никуда не пропадают. Тем не менее, если океан на спутнике есть, то он скрыт под 24-30-километровым слоем льда.

Авторы последних работ склоняются скорее к тому, что жидкого океана на Мимасе нет. Покачивание, по мнению ученых, скорее связано с несимметричностью ядра спутника. Об отдельных миссиях по исследованию Мимаса, к сожалению, ничего не известно.

Океан с антифризом на Тритоне

Если вы готовы к длительному путешествию, то стоит обратить внимание на систему спутников Нептуна — к слову, названного в честь древнеримского бога морей. Крупнейший из них, Тритон, по словам ученых, вполне может оказаться обладателем океана из жидкой воды, скрытого под коркой льда.

По размеру Тритон лишь немного уступает юпитерианской Европе — это седьмой по величине спутник в Солнечной системе, кроме того, это единственный крупный спутник с ретроградным движением. Иными словами, если все спутники крутятся против часовой стрелки, то Тритон обращается вокруг Нептуна по часовой. Кроме того, это одно из немногих небесных тел, на котором есть явные признаки геологической активность — криовулканы и азотные гейзеры.


Тритон
NASA

Главной уликой, указывающей на моря Тритона, является его поверхность, точнее, борозды на ней. На основе детального анализа пары таких борозд геологи оценили, каким может быть этот океан. Оказалось, что толщина слоя льда на Тритоне может составлять от 15 до 30 километров, а глубина самого океана — достигать 20 километров. В качестве источника тепла, разогревающего жидкость, выступает радиация от распада активных изотопов в минералах, составляющих ядро спутника, а также приливное воздействие.

Стоит отметить, что сам океан, скорее всего, состоит из раствора аммиака в воде. Аммиак выступает здесь в качестве антифриза, позволяющего океану оставаться жидким при минус 100 градусах по Цельсию.

Последний раз Нептун и его систему посещал «Вояджер-2» в 1989 году. Следующая миссия к Тритону и Нептуну еще не определена, но ей может стать New Horizons 2. Старта, по всей видимости, придется ждать до 2030-х годов.

Океаны на Хароне и Плутоне

Все перечисленные тела были спутниками газовых гигантов, получающими тепло от приливных сил газовых гигантов. Однако, по мнению экспертов, океаны могут существовать и на меньших телах — астероидах, карликовых планетах или даже на спутниках карликовых планет. Один из таких примеров — система Харон-Плутон.

Одно из самых впечатляющих свидетельств существования древнего океана — гигантский каньон на Хароне, который, как считают ученые, образовался при замерзании подповерхностного океана. Его длина составляет сотни километров, а глубина порой превышает 6,5 километров.


Харон и его гигантский каньон на экваторе
NASA

На океан Плутона, который все еще может быть жидким, указывает поверхностная активность карликовой планеты. Поверхность небесного тела выглядит гораздо моложе, чем того можно было бы ожидать, к тому же, на Плато Спутник, вероятно, идут активные процессы. По мнению геологов, это плато образовалось в результате падения астероида. В результате граница между льдом и подповерхностным океаном оказалась ближе к поверхности. Ученые объясняют, что на протяжении миллиардов лет существование океана могло поддерживать тепло радиоактивных распадов в ядре Плутона. Кстати, данные с New Horizons лишь недавно закончили поступать на Землю, поэтому в ближайшие годы стоит ждать новых идей от геологов.

Интересно, что геологи уже обсуждают возможность существования океанов за пределами Солнечной системы. Например, есть красивая теория о том, что на поверхности Kepler-22 b — холодного нептуна в созвездии Лебедя — есть океан, полностью покрывающий ядро экзопланеты. Но лететь до него придется довольно долго, расстояние до системы составляет 600 световых лет. Если вас интересует подобные путешествия, обратитесь к нашему «Краткому путеводителю по Галактике». И, конечно же, не забудьте взять полотенце.

Владимир Королёв

На этом я заканчиваю (на сегодня) перетаскивать к себе весь сайт N+1 А если зайти по ссылке, то там еще и красивые фотовставки от NASA.