Внешние планеты Солнечной системы окружены спутниками, покрытыми льдом.
Некоторые из них, например, спутник Сатурна Энцелад, как известно, имеют океаны жидкой воды между ледяной оболочкой и каменистым ядром. Они могут быть лучшими местами в нашей Солнечной системе для поиска внеземной жизни.
Новое исследование, [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41550-025-02713-5) 24 ноября в Nature Astronomy, проливает свет на то, что может происходить под поверхностью этих миров, и даёт представление о том, как могли сформироваться их разнообразные геологические особенности.
«Не всем этим спутникам известны океаны, но мы знаем, что некоторые из них есть», — сказал Макс Рудольф, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе и ведущий автор статьи. «Нас интересуют процессы, которые определяют их эволюцию на протяжении миллионов лет, и это позволяет нам думать о том, каким будет поверхностное выражение океанского мира».
Геология на Земле обусловлена движением и плавлением горных пород глубоко внутри планеты. На ледяных спутниках геологические процессы обусловлены действием воды и льда.
Эти миры нагреваются приливными силами со стороны планеты, которую они вращаются. Спутники, вращающиеся вокруг планеты, могут взаимодействовать, что приводит к периодам более сильного и слабого нагрева. Более высокий нагрев может растопить и истончить ледяной слой; когда нагрев уменьшается, лёд утолщается.
Рудольф и его коллеги ранее изучали, что происходит, когда ледяной слой утолщается. Они обнаружили, что из-за того, что лёд имеет больший объём, чем жидкая вода, замерзание оказывает давление на ледяной слой, что может привести к появлению таких особенностей, как «тигровые полосы» на Энцеладе.
Но что происходит, когда происходит обратное, и ледяной слой тает снизу? Это может фактически привести к кипению океана, заключают исследователи.
Это происходит потому, что, когда лёд превращается в менее плотную жидкую воду, падает давление. Рудольф и его коллеги подсчитали, что, по крайней мере, на самых маленьких ледяных спутниках, таких как мимас Сатурна и Энцелад, или Миранда, спутник Урана, давление может упасть настолько низко, что будет достигнута тройная точка, при которой лёд, жидкая вода и водяной пар могут сосуществовать.
Изображения Миранды, полученные с космического зонда «Вояджер-2», показывают отчётливые области хребтов и обрывов, называемых коронами. Кипение океана могло бы объяснить, как эти особенности образовались.
Мимас имеет диаметр менее 250 миль и покрыт кратерами, в том числе одним очень большим, из-за которого он получил прозвище «Звезда смерти». Как сказал Рудольф, он выглядит геологически мёртвым, но колебания в его движении указывают на наличие океана. Поскольку ледяной слой Мимаса, как ожидается, не разрушится в результате его утончения, наличие океана может быть согласовано с геологически мёртвой поверхностью.
Размер этих спутников имеет значение. На более крупных ледяных спутниках, таких как Титания, ещё один спутник Урана, падение давления из-за таяния льда приведёт к тому, что ледяной слой треснет до того, как будет достигнута тройная точка для воды, подсчитала команда. Авторы считают, что геология Титании могла быть продуктом периода утончения ледяного слоя с последующим повторным утолщением.
Так же, как геология на Земле помогает нам понять, почему наша планета выглядит так, как она выглядит после миллиардов лет изменений, понимание геологических процессов на этих спутниках может помочь нам увидеть, почему у них есть те особенности, которые есть, сказал Рудольф.
Предоставлено
[UC Davis](https://phys.org/partners/uc-davis/)
[UC Davis](http://www.ucdavis.edu/index.html)