Крошечная луна Урана Ариэль, возможно, имела подземный океан, который составлял около 55% от общего объёма спутника.
Моделирование структуры Ариэля
Планетарные учёные смоделировали толщину коры Ариэля до того, как она треснула под воздействием приливных сил и образовала геологические особенности, которые мы видим сегодня. Вычитая размер коры и ядра, исследователи обнаружили, что океан Ариэля мог иметь толщину около 170 километров ещё 1 миллиард лет назад.
Калеб Стром, проводивший это исследование в качестве научного сотрудника по планетарной геологии в Университете Северной Дакоты в Гранд-Форксе, сказал: «Если у Ариэля был подземный океан, это определённо означает, что у других небольших ледяных лун также могли быть подземные океаны».
Неожиданный мир с океаном
Ариэль — вторая по близости из пяти крупных лун Урана. Однако «крупный» — это некоторое преувеличение, поскольку диаметр Ариэля составляет всего около 1160 километров, что примерно в три раза меньше диаметра Луны Земли.
Когда «Вояджер-2» пролетел через систему Урана в 1986 году, учёные были удивлены, обнаружив, что ледяная поверхность Ариэля относительно молода, сложна с геологической точки зрения и имеет признаки криовулканизма. Некоторые особенности на поверхности луны похожи на те, что наблюдаются на Европе, Энцеладе и Тритоне — трёх подтверждённых мирах с океанами.
«Что интересно в Ариэле, так это то, что он неожиданный. Мы не ожидали, что это будет мир с океаном», — сказал Стром.
Позднее исследования также обнаружили на поверхности Ариэля соединения аммиака и оксида углерода, что часто указывает на наличие подземной жидкости. Молекулы быстро исчезают, если их не пополнять. Но поскольку Ариэль такой маленький и не может долго удерживать тепло, учёные считали, что любой подземный океан, который у него когда-то был, был относительно тонким и недолговечным.
Стром и его коллеги изначально не ставили перед собой задачу опровергнуть это представление о внутренней структуре Ариэля. Их интересовали силы, которые могли создать геологические особенности спутника.
Методы исследования
Чтобы сделать это, исследователи сначала составили карту поверхности луны, используя изображения, полученные во время пролёта «Вояджера-2», каталогизируя хребты, разломы и кратеры. Затем они смоделировали внутреннюю структуру Ариэля, придав ему сверху вниз хрупкую кору, гибкую кору и океан поверх твёрдого ядра. Затем они смоделировали, как эта кора деформируется под действием различных уровней стресса от приливных сил других близлежащих лун Урана и самой планеты.
В 2023 году космический телескоп Джеймса Уэбба сделал снимки Урана и нескольких его крупных спутников и колец.
Модели команды показывают, что кора толщиной менее 30 километров треснула бы под умеренным воздействием приливных сил и образовала бы геологические особенности, которые мы видим сегодня. Исследователи предполагают, что для создания такого стресса в прошлом 1–2 миллиарда лет орбитальный резонанс с соседней луной Мирандой растянул орбиту Ариэля примерно на 4% от круговой и разрушил поверхность.
«Это действительно предсказание о толщине коры», — сказал Стром. При ядре диаметром 740 километров и коре толщиной 30 километров это означало бы, что подземный океан Ариэля был 170 километров от вершины до низа и составлял около 55% от общего объёма.
Ариэль — исключение? Возможно, нет
Ричард Картрайт, учёный, изучающий океанические миры в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса (JHUAPL) в Лорел, штат Мэриленд, сказал: «Возможное присутствие океана на Ариэле в прошлом [примерно] 1 миллиард лет назад, безусловно, является захватывающей перспективой».
Стром предупредил, что наличие у Ариэля значительного подземного океана в прошлом не означает, что он есть у него и сейчас. Луна очень маленькая и плохо удерживает тепло, сказал он. Любой оставшийся океан, вероятно, был бы намного тоньше и, вероятно, не был бы хорошим местом для поиска жизни.
Однако тот факт, что крошечный Ариэль, возможно, когда-то имел такой большой океан, может означать, что океанические миры более распространены и их легче создать, чем думали учёные.
«Случай Ариэля демонстрирует, что даже луны сравнительно малых размеров могут при определённых условиях развивать и поддерживать значительные внутренние океаны», — сказала Хлоя Беддингфилд, учёный-планетолог также из JHUAPL.
Океан, составляющий 55% от общего объёма планеты или луны, может показаться довольно огромным, но это также может быть вполне в пределах нормы для океанических миров, добавила Беддингфилд, которая не участвовала в этом исследовании.
«Оценочная толщина подземного океана Ариэля… поразительна, но не обязательно неожиданна, учитывая разнообразие ледяных спутников», — добавила она.
Кроме того, «Вояджер-2» снял не всю поверхность Ариэля, а только 35%, которая была освещена во время пролёта. Будущая долгосрочная миссия в систему Урана может предоставить глобальные карты Ариэля и других спутников с более высоким разрешением, чтобы помочь уточнить расчёты толщины коры и определить наличие подземных океанов, сказал Стром.
Стром и его команда планируют расширить свои исследования стрессовых испытаний на другие луны Урана, такие как Миранда, Оберон и Умбриэль, а также, возможно, на ледяные луны других планет.
Кимберли М. С. Картье, штатный писатель
Citation: Cartier, K. M. S. (2025), Tiny Uranian moon likely had a massive subsurface ocean, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250398. Published on 24 October 2025.
Text © 2025. AGU. CC BY-NC-ND 3.0