Океаны, расположенные под слоем льда на ледяных мирах, демонстрируют неожиданную устойчивость к космическим событиям. Результаты компьютерного моделирования указывают на то, что даже после серьезных столкновений они способны сохраняться. Однако это справедливо не для всех лун.

Известно, что многие спутники планет-гигантов Солнечной системы подвергались воздействию крупных столкновений. В частности, ученые считают, что система спутников Урана могла претерпеть значительные изменения вследствие мощного удара, который привел к наклону планеты. Что касается Сатурна, то его спутники могли неоднократно разрушаться и восстанавливаться из обломков. При этом под поверхностью некоторых ледяных тел, включая Мимас, Энцелад, Диону, Миранду и Ариэль, могут существовать океаны жидкой воды.

Однако какова судьба этих океанов в случае катастрофического столкновения? Теоретически, дополнительное тепло от удара может вызвать таяние льда. Тем не менее, подобное событие одновременно изменяет внутреннюю структуру спутника и ускоряет рассеивание тепла.

В стремлении найти ответ на поставленный вопрос Марк Неве (Marc Neveu), сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Соединенных Штатах Америки, и его научная группа провели совместную работу, объединившую модели столкновений с расчетами, касающимися длительной тепловой эволюции спутников. В рамках исследования были проанализированы ледяные луны, различающиеся по своим размерам.

В рамках одного сценария рассматривался случай столкновения луны радиусом 500 километров с телом, имеющим вдвое меньший размер. В другом – крупная луна с радиусом 1000 километров столкнулась с объектом диаметром 500 километров. Затем исследователи проанализировали эволюцию спутника, образовавшегося из обломков после столкновения, на протяжении миллиардов лет и сравнили его характеристики с аналогичным небесным телом, избежавшим подобной катастрофы.

Проведенный анализ показал, что определяющим фактором является размер небесного тела: в случае крупной луны океан успешно пережил столкновение. При этом тепловая энергия, высвободившаяся во время удара, привела к таянию значительного объема ледяной оболочки, что, в свою очередь, увеличило объем жидкой воды. Сохранение такого масштабного океана продолжалось приблизительно два миллиарда лет.

В случае небольших по размеру спутников ситуация отличалась. Ударные события трансформировали их внутреннюю структуру: горные слои погружались глубже, а водные ресурсы располагались ближе к холодной поверхности, что ускоряло процесс замерзания. В результате океан, который при отсутствии столкновения мог существовать на протяжении примерно миллиарда лет, в конечном счете не сформировался.

В ходе научной работы также была проверена гипотеза о возможности превращения полностью замерзшего спутника в океанический мир непосредственно под воздействием столкновения. Однако ни одна из рассмотренных моделей не подтвердила эту возможность. Не оказало влияния и незначительное изменение орбиты, последовавшее за ударом: приливное нагревание, вызванное этим изменением, оказалось недостаточным для таяния ледяной структуры.

Таким образом, само столкновение не способно создать океан в тех случаях, когда его ранее не существовало. Последствия столкновений зависели от размера луны: для крупных спутников дополнительное тепло способствовало более длительному сохранению уже существующего океана, тогда как для малых лун оно препятствовало формированию нового океана из-за перестройки внутренних слоев. О результатах исследования сообщается в научной работе опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Инициатива по исследованию данного сценария возникла в связи с конкретными спутниками планет-гигантов. Одним из рассматриваемых вариантов является Рея, луна Сатурна, обладающая радиусом около 760 километров. Согласно одной из гипотез, это небесное тело могло образоваться из обломков после массивного столкновения. Компьютерное моделирование подобного события позволит оценить, способно ли оно вызвать значительный нагрев внутренних слоев луны и спровоцировать формирование подповерхностного океана.