На астероидах, карликовых планетах и спутниках Солнечной системы астрономы обнаруживают следы потоков воды в рельефе кратеров. Как же это возможно? Как долго вода может существовать в жидком состоянии на телах без атмосферы? Довольно долго, как показали экспериментальные исследования ученых.
Встретив экстремальные условия высоких температур и давлений, породы разрушаются, плавятся и испаряются. Пока остывают, по стенкам новых кратеров ползут потоки воды вперемешку с пылью и камнями. Точнее, не обычной воды, а скорее сильного «рассола» из растаявших в толще пород залежей льда. Так ученые объясняют овраги и углубления в рельефе многих космических тел Солнечной системы. Такие следы на Марсе не вызывают много вопросов, но откуда они на астероиде Веста?
Веста — самый большой по размеру и массе астероид в главном поясе, размещённом между орбитами Марса и Юпитера. До полёта миссии Dawn считалось, что там отсутствуют легко испаряющиеся соединения, такие как вода. Автоматическая межпланетная станция Dawn была запущена для изучения объектов пояса астероидов: Весты и карликовой планеты Цереры.
Снимки, сделанные Dawn, показали следы потоков жидкости в восьми кратерах Весты. На Церере подобных образований не удалось обнаружить из-за низкого разрешения снимков. Ширина этих «оврагов» на Весте составляет в среднем 30 метров. Если бы они были немного уже, то на снимках Весты их было бы не видно. Ученые полагают, что на Церере также могут присутствовать подобные образования.
Так как следы водных потоков были найдены только в кратерах Весты, учёные предположили, что их источником стали подземные залежи водяного льда, растаявшие из-за ударов. Такие залежи есть на карликовой планете Церере, поэтому вероятно, и на астероиде Веста, если там обнаружены следы потоков.
При воздействии силы большая часть льда испаряется, однако некоторые залежи находятся в подходящих условиях температуры и давления, чтобы перейти в жидкую форму. Конечно, такая жидкость замерзает, но не мгновенно. Предыдущие расчеты показали, что для образования «оврагов» жидкость должна течь по склонам на протяжении десятков минут.
Исследователи из Юго-Западного исследовательского института (США) совместно с сотрудниками Лаборатории реактивного движения NASA (США) проверили экспериментально параметры формирования подобных потоков. В лабораторных условиях имитация столкновения имела место в камере. DUSTIE в лаборатории.
— Мы стремились исследовать нашу предыдущую концепцию о том, что воздействие небесного тела может раскрыть и расплавить подповерхностный лед на планетах без атмосферы, который затем стекает по кратеру и создает особенности рельефа. объяснилаРуководитель исследования Дженнифер Скалли из лаборатории реактивного движения НАСА.
В ходе эксперимента авторы исследовали замерзание чистой воды, водного раствора хлорида натрия и смеси с примесями из стеклянных шариков и фрагментов искусственного реголита в вакууме как в спокойном состоянии, так и при перемешивании. описаны в журнале The Planetary Science Journal.
Чистая вода замерзает быстро, раствор хлорида натрия – медленнее. Поверхность образца в камере замерзла за несколько секунд, а под замерзшей «крышкой» жидкое состояние сохранялось не менее 54 минут. Глубина образца составляла сантиметры. Ширина «оврагов» на Весте 30 метров, там жидкое состояние должно сохраняться часами.
Стеклянные шарики и искусственный реголит способствовали более быстрому застыванию, но ученые считают, что образец был недостаточно глубоким для сохранения жидкого состояния внутри. Перемешивание образца разрушало защитную «корку» и ускоряло его замерзание. Кроме того, динамика течения «ручья» существенно отличается от динамики перемешивания, которую исследовали в камере.
Авторы статьи предполагают, что пыль, камни и обломки породы в реальности способствуют образованию защитной «корки» на поверхности потока. В то же время примеси породы ускоряют затвердевание внутри толщи. Ученые рассчитывают, что их работа послужит отправной точкой для будущих экспериментов и компьютерного моделирования.
Необходимо выяснить, откуда на Весте мог появиться хлорид натрия или другие соединения, подходящие для образования слабо замерзающего «рассола». Возможность принесения таких соединений метеоритами маловероятна из-за недостаточной их концентрации для образования «ручьев» шириной 30 метров. Церера, где «овраги» пока не удалось обнаружить, обладает всеми необходимыми ингредиентами. До новых исследований и данных наблюдений остаётся лишь дождаться.