Чи є на супутнику Нептуна Тритоні підземний океан?

Це кольорове фото найбільшого супутника Нептуна Тритона було отримано зондом НАСА “Вояджер-2” 24 серпня 1989 року з відстані 330 000 миль. Роздільна здатність складає близько 6,2 миль, достатня для того, щоб почати показувати топографічні деталі. (Джерело: NASA/JPL)

Тритон був відкритий в 1846 році британським астрономом Вільямом Ласселлом, але багато чого про найбільший супутник Нептуна досі залишається загадкою.

Проліт космічного апарату НАСА “Вояджер-2” у 1989 році дозволив побіжно поглянути на супутник, виявивши склад поверхні, що складається в основному з водяного льоду, а також деякої кількості азоту, метану і вуглекислого газу.

Оскільки щільність Тритона досить висока, є підозра, що Місяць має велике ядро з силікатної породи. Не виключено, що між кам’янистим ядром і крижаною поверхневою оболонкою утворився рідкий океан, і вчені досліджують, чи міг цей океан зберегтися до наших днів.

Захоплений з поясу Койпера

Тритон, ширина якого становить близько 1680 миль (2700 кілометрів), має унікальну властивість серед великих супутників Сонячної системи: ретроградну орбіту. [Відео: Проліт повз крижаний супутник Нептуна Тритон].

Планети утворюються з навколозоряного диска пилу і газу, який оточує молоду зорю. Цей диск обертається навколо зорі в одному напрямку, і, таким чином, більшість планет та їхніх супутників обертаються в цьому ж напрямку. Ці орбіти відомі як прогресивні, а об’єкт-ізгой, який обертається у зворотному напрямку, називається ретроградною орбітою. Ретроградна орбіта Тритона означає, що він, швидше за все, сформувався не навколо Нептуна.

Рання Сонячна система була місцем динамічного насильства, багато тіл змінювали орбіти і врізалися один в одного. Тритон, ймовірно, зародився в поясі Койпера – кільці крижаних тіл за Нептуном – і був спрямований всередину, поки не був захоплений гравітацією Нептуна.

Одразу після захоплення Місяць опинився б на високо еліптичній, ексцентричній орбіті. Такий тип орбіти викликав би великі припливи на Місяці, і тертя цих припливів призвело б до втрати енергії. Втрата енергії перетворюється на тепло всередині Місяця, і це тепло, можливо, розтопило частину крижаних надр і утворило океан під крижаною оболонкою Тритона.

Втрата енергії від припливів також відповідальна за поступову зміну орбіти Тритона з еліпса на коло, кажуть дослідники.

Нагрівання внутрішніх приміщень

Тертя від припливів – не єдине джерело тепла всередині земного тіла; існує також радіогенний нагрів. Це тепло, що виробляється при розпаді радіоактивних ізотопів всередині місяця або планети, і цей процес може створювати тепло протягом мільярдів років.

Радіогенне нагрівання вносить у надра Тритона в кілька разів більше тепла, ніж приливне, але одного цього тепла недостатньо, щоб підтримувати підповерхневий океан у рідкому стані протягом 4,5 мільярдів років.

Але приливна дисипація призводить до того, що тепло концентрується в нижній частині крижаної оболонки Тритона, що перешкоджає швидкості росту льоду і ефективно діє як ковдра, що нагрівається припливами. Це приливне розсіювання сильніше при більших значеннях ексцентриситету, що означає, що воно відігравало важливу роль у нагріванні Тритона в минулому.

“Хоча концентрація приливної дисипації біля дна крижаних оболонок була відома протягом деякого часу, ми вважаємо, що наша робота вперше продемонструвала, що вона дійсно контролює швидкість замерзання і стійкість підповерхневих океанів”

сказав Сасвата Хір-Маджумдер з Університету Меріленда. “Радіогенне нагрівання, для порівняння, нагріває оболонку рівномірно, і, таким чином, не має такого непропорційного впливу, як приливне розсіювання”.

Підтримка океану

Точний момент часу, коли Тритон був захоплений Нептуном, і тривалість часу, який знадобився для того, щоб орбіта Місяця стала круговою, невідомі.

В даний час орбіта Тритона майже точно кругла. Вивчення того, як форма орбіти змінювалася з часом, важливо для визначення рівня приливного нагрівання, що відбувалося, і, таким чином, чи міг би підземний океан існувати сьогодні.

У міру охолодження Тритона крижаний покрив буде рости, щоб поглинути підстилаючий океан. Нове дослідження розраховує, як товщина крижаного панцира може впливати на приливне розсіювання і, таким чином, на кристалізацію підповерхневого океану.

Якщо крижаний панцир Тритона тонкий, то приливні сили будуть мати більш виражений ефект і збільшуватимуть нагрівання. Якщо ж панцир товстий, то місяць стає більш жорстким і приливний нагрів буде відбуватися в меншій мірі.

“Я думаю, що надзвичайно ймовірно, що на Тритоні існує підземний океан, багатий аміаком”, – сказав Ієр-Мажумдер. “Але в наших знаннях про надра і минуле Тритона є ряд невизначеностей, які ускладнюють прогнозування з абсолютною впевненістю”.

Наприклад, точний розмір кам’янистого ядра Тритона невідомий. Якщо ядро виявиться більшим за величину, що використовується в розрахунках, то буде більше радіогенного нагрівання, а додаткове нагрівання збільшить розмір будь-якого існуючого океану.

Глибина океану також може бути не постійною по всьому Місяцю, оскільки приливне розсіювання концентрує енергію біля полюсів, а це означає, що там океан, ймовірно, буде глибшим. Крім того, за останніми розрахунками, крижані тіла у зовнішній Сонячній системі можуть на 15 відсотків складатися з аміаку. Летючі речовини, багаті на аміак, знижують температуру, при якій тверде тіло перетворюється на рідину, і наявність таких летючих речовин може також сприяти збереженню шару рідини під льодом.

Життя в океані

Підповерхневі океани на крижаних тілах Сонячної системи можуть бути потенційним середовищем існування примітивного позаземного життя. [5 Сміливі твердження про інопланетне життя].

Супутник Юпітера Європа в даний час є провідним кандидатом на таке середовище проживання, хоча з цього приводу все ще ведеться багато суперечок. Ймовірність існування життя в глибинах океану Тритона набагато менша, ніж для Європи, але повністю виключати її все одно не можна, кажуть дослідники.

Аміак, який, ймовірно, присутній в надрах океану Тритона, може знизити температуру замерзання води, що зробить її більш придатною для життя. Температура океану все ще, ймовірно, становить близько мінус 143 градусів за Фаренгейтом (мінус 97 градусів за Цельсієм), що значно сповільнює біохімічні реакції і перешкоджає еволюції. Однак було виявлено, що земні ферменти прискорюють біохімічні реакції до температури мінус 153 градуси за Фаренгейтом (мінус 103 градуси за Цельсієм).

Більш віддалена можливість полягає в тому, що на Тритоні може існувати життя на основі кремнію, якщо припустити, що кремній дійсно може використовуватися як основа для життя замість вуглецю.

Силани, які є структурними аналогами вуглеводнів, можуть бути використані як будівельний матеріал для життя за відповідних умов. Холодні температури і обмежена кількість вуглецю на Тритоні можуть бути придатними для життя на основі силанів, але поки що недостатньо відомо про поведінку силанів в таких незвичайних умовах, щоб твердо стверджувати, що таке життя може існувати.

Дослідження Джоді Гейман, Сасвата Хір-Маджумдер і Джеймса Робертса було опубліковано в серпневому номері журналу Icarus.

Ця стаття була надана журналом Astrobiology Magazine, інтернет-виданням, що спонсорується програмою НАСА з астробіології.

Приєднуйтесь до наших космічних форумів, щоб продовжувати говорити про космос, останні місії, нічне небо та багато іншого! А якщо у вас є новина, виправлення або коментар, повідомте нам про це за адресою: community@space.com.

Source: space.com