Ариэль, четвертый по размеру и массе спутник Урана, имеет поверхность, покрытую значительным количеством льда из углекислого газа. Это подтвердила исследовательская группа под руководством Ричарда Картрайта из Лаборатории прикладной физики имени Джона Хопкинса (APL), используя спектры, полученные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», и сравнив их со спектрами химических смесей, смоделированных в лаборатории.
Залежи углекислого газа на Ариэле были бы одними из самых богатых в Солнечной системе, их толщина в заднем полушарии спутника составила бы около 10 миллиметров. Это полушарие всегда обращено в сторону, противоположную орбитальному движению, что удивительно, поскольку, насколько нам известно, углекислый газ здесь должен легко превращаться в газ и теряться в космосе.
Более того, данные «Уэбба» указывают на присутствие монооксида углерода. Соединения, которого там быть не должно, потому что «для того, чтобы угарный газ стал стабильным, нужно понизить температуру примерно до -243° по Цельсию«, — пояснил Картрайт. «Температура поверхности Ариэля в среднем на 20° теплее«.
Если раньше ученые предполагали, что именно взаимодействие поверхности спутника с заряженными частицами в магнитосфере Урана привело к образованию углекислого газа в результате процесса радиолиза, то теперь результаты исследований говорят в пользу другой теории, согласно которой углекислый газ и другие молекулы появляются изнутри Ариэля, возможно, даже из подземного жидкого океана.
Взаимодействие магнитосферы со спутниками Урана
Магнитосфера Урана и ее взаимодействие с естественными спутниками планеты остаются предметом активного изучения и обсуждения. Во время пролета «Вояджера-2» около 40 лет назад предполагалось, что такие взаимодействия ограничены из-за примерно 58-градусного наклона оси магнитного поля Урана к плоскости орбит его спутников. Последние модели подтверждают эту гипотезу и говорят о том, что взаимодействие действительно имеет место.
Именно поэтому нельзя с уверенностью утверждать, что радиолиз — процесс, в ходе которого молекулы расщепляются под действием ионизирующего излучения и который мог бы отвечать за поступление углекислого газа.
Одна из альтернатив заключается в том, что углекислый и угарный газ, а также другие карбонатные минералы, обнаруженные спектрами Уэбба на поверхности Ариэля, образуются под землей в результате взаимодействия жидкой воды и горных пород, а затем вновь выходят на поверхность. Поверхность Ариэля, характеризующаяся каньонами, бороздами и более гладкими участками, может свидетельствовать о прошлой или текущей криовулканической активности. Это наблюдение заставило исследователей предположить, что Ариэль, возможно, все еще активен.
Еще одна потенциальная океанический спутник? Необходима миссия, чтобы выяснить это.
Если это открытие подтвердится, то оно будет иметь серьезные последствия, предполагая, что эти минералы образовались внутри спутника, а не только на поверхности, в результате химических процессов, которые происходили или происходят в подземном океане под ледяной поверхностью. Эти оксиды могут выходить наружу через трещины во льду или, возможно, через извергающиеся шлейфы.
В исследовании 2023 года, также проведенном Яном Коэном из APL, уже выдвигалась гипотеза о том, что Ариэль или Миранда, другой спутник Урана, могут поставлять материал в магнитосферу Урана через извержения. Эти новые данные подчеркивают важность и сложность системы Урана, и многие ученые-планетологи с нетерпением ждут будущих миссий для дальнейшего изучения планеты и ее спутников.
Это была бы действительно возможность получить конкретные ответы, что возможно только с помощью миссии, посвященной этой системе. «Мы еще не видели большую часть поверхности спутника«, — объясняет Картрайт. Вояджер-2 во время своего короткого пролета наблюдал только 35 процентов поверхности Ариэля. «Мы не узнаем многого, пока не проведем более тщательные наблюдения«.
С исследованием, опубликованным в журнале The Astrophysical Journal Letters, можно ознакомиться .