Согласно результатам недавнего исследования, как минимум три из 28 спутников Урана, вероятно, содержат обширные океаны жидкой воды, расположенные под ледяной поверхностью. В качестве приоритетных объектов для изучения предложены ледяные оболочки Миранды, Ариэль и Умбриэль. Несмотря на то, что миссия NASA к Урану находится в стадии разработки, полученные данные представляют собой важный вклад в ее планирование и способны существенно изменить представления о возможности существования жизни в Солнечной системе.
Пять наиболее удаленных от Солнца спутников седьмой планеты часто называют литературными, поскольку получили свои названия в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Уильям Гершель в 1787 году открыл первых двух спутников — Титанию и Оберона, а Миранду открыл Джерард Койпер в 1948 году. Десять последующих спутников были обнаружены зондом NASA «Вояджер-2», а остальные были изучены с использованием наземных и космических телескопов.
В 1986 году космический аппарат «Вояджер-2» совершил пролет мимо Урана, передав на Землю первые детальные изображения крупных ледяных спутников. Сейчас, почти через четыре десятилетия, специалисты Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США планируют запустить к Урану новую миссию. В ее разработке задействованы ученые из различных университетов, помимо сотрудников NASA.
В настоящее время миссия находится на начальной стадии разработки, однако авторы свежего исследования, представленного в журнале Geophysical Research Letters, уже разработали компьютерную модель, которую можно будет использовать для поисков подледных океанов с помощью как камер, так и других инструментов.
Чтобы выявить подповерхностные океаны на Миранде, Ариэль и Умбриэль, группа ученых во главе с Дагом Хемингуэем из Института геофизики Техасского университета и Фрэнсисом Ниммо из Калифорнийского университета (оба из США) предложила использовать физические либрации – незначительные колебания в процессе вращения спутников. Согласно проведенным расчетам, при наличии жидкого океана, отделяющего ледяную оболочку от ядра, амплитуда этих колебаний будет заметно возрастать.
Подповерхностный океан, присутствующий на спутниках (в случае, если их ледяные оболочки не слишком толстые), способен вызывать колебания амплитудой свыше 100 метров. Это обусловлено тем, что океан обеспечивает большую подвижность ледяной оболочки по отношению к ядру.
Изучение вариаций в движении спутников Урана, наряду с измерениями гравитационных полей этих спутников, позволяет выявить потенциальные подледные океаны. Объединение этих подходов способно предоставить дополнительные сведения о внутреннем строении небесных тел, а также уточнить толщину ледяного покрова, глубину океана и параметры каменного ядра.
Новое исследование предоставило значимые данные, которые необходимо учитывать при планировании будущих космических миссий. Определение необходимых измерений и требуемой точности позволит выбрать наиболее подходящие инструменты для исследований и спроектировать траекторию предстоящего полета. Следует учитывать, что расстояние между седьмой планетой от Солнца и Землей постоянно колеблется (в пределах от 2,6 до 3,15 миллиарда километров), что создает сложности в организации миссии и оказывает влияние на ее продолжительность.
В результате проведенных исследований ученые пришли к выводу, что определение физических колебаний (с точностью до 10 метров) с помощью современных космических аппаратов даст возможность подтвердить существование подповерхностных океанов на трех спутниках Урана. Специалисты также подчеркнули, что изучение внутреннего строения этих небесных тел позволит лучше понять их развитие и геологическое прошлое.
«Обнаружение подледных океанов с жидкой водой на спутниках Урана способно пересмотреть наши взгляды на те условия, которые требуются для возникновения жизни», — подытожили авторы научной работы.