Крошечные спутники Нептуна могут быть обломками древних миров

В 1989 году аппарат «Вояджер-2» открыл у Нептуна шесть ранее неизвестных лун, пять из которых — крошечные тела, обращающиеся чуть дальше главных колец планеты. Их малые размеры и удалённость долгое время делали их практически недоступными для детального изучения с Земли.

Теперь, благодаря данным космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), учёные получили беспрецедентно чёткое представление об этих объектах. Группа исследователей под руководством Калифорнийского технологического института (Калтех) направила инструменты обсерватории на кольца Нептуна и три его внутренних спутника — Лариссу, Галатею и Протей. Полученные спектры показали химический состав, который не имеет аналогов среди известных тел внешней части Солнечной системы.

Эти открытия стали весомым аргументом в пользу гипотезы о том, что у Нептуна когда-то существовала совершенно иная спутниковая семья. Вероятно, эта система была разрушена в ходе драматического события — гравитационного захвата Тритона, крупнейшей луны планеты, который сформировался в другом регионе и был притянут Нептуном. Исследователи полагают, что часть обломков той древней катастрофы впоследствии вновь слиплась, образовав те самые маленькие внутренние луны, которые мы наблюдаем сегодня.

«Если бы у Нептуна изначально имелась система спутников, подобная той, что мы видим у Урана, мы ожидали бы её полного уничтожения в процессе внедрения Тритона», — поясняет Райли Дэвис, ведущий автор статьи, опубликованной в Science Advances. «Это захватывающее свидетельство того, что на Нептуне произошло нечто катастрофическое, стёршее его первоначальные луны, и мы видим „отпечатки пальцев“ этого события».

Нептун выделяется среди планет-гигантов отсутствием упорядоченной системы крупных спутников — такое устройство указывает на уникальный эволюционный путь. В параллельном исследовании, также проведённом в рамках программы JWST, постдок Мэтью Беляков независимо подтвердил, что у Нептуна была более древняя система, и единственным уцелевшим её членом может оказаться Нереида. Чтобы собрать дополнительные улики, Дэвис и её коллеги сосредоточились на внутренних лунах, спектроскопические измерения которых до сих пор не проводились.

Приборы JWST, в частности ближний инфракрасный спектрограф, разлагают свет на волны разных длин, позволяя идентифицировать молекулы и минералы на поверхности удалённых объектов. В спектрах Лариссы, Галатеи и колец Нептуна неожиданно обнаружились признаки магний-богатых филлосиликатов — глинистых минералов, для образования которых необходима жидкая вода. При этом ни на одной из трёх лун, ни в кольцах не нашлось следов водяного льда, хотя в этом регионе Солнечной системы он повсеместен.

«Филлосиликаты ранее находили только у Юпитера, так что мы не ожидали их здесь, — признаётся Дэвис. — Мы были ошеломлены, увидев глины, которые, вероятно, происходят от объектов, гораздо более крупных, чем эти крошечные луны». По её словам, единственное правдоподобное объяснение — материал возник в недрах достаточно большого тела, где могло выделиться тепло для плавления льда. Наиболее вероятный источник — разрушенная система ледяных лун, однако судьба самого льда остаётся загадкой.

Протей, крупнейший из исследованных малых спутников, не показал филлосиликатной сигнатуры. Это может означать, что он сформировался из другой части обломочного диска либо впоследствии подвергся нагреву, уничтожившему глины. Кроме того, на всех трёх лунах обнаружен один и тот же гидратированный минерал, который команда пока не может идентифицировать. «Мы видим нечто, не похожее ни на один известный нам образец в Солнечной системе, — говорит Дэвис. — Предположительно, это гидратированная порода, но загадок остаётся множество».

Исследователи допускают и альтернативный сценарий: материал мог принадлежать крупному объекту пояса Койпера размером с Плутон, который пролетел слишком близко к Нептуну и был разорван приливными силами. В любом случае, вещество, ныне доступное на поверхности этих лун, некогда находилось глубоко внутри гораздо более массивного тела. «Обычно такие недра навечно скрыты, и мы можем лишь гадать об их составе, — отмечает Дэвис. — А здесь катастрофа буквально вывернула древние луны наизнанку, подарив нам уникальную возможность заглянуть в то, что обычно спрятано».

Эти результаты ставят перед учёными новые вопросы: как именно проходило разрушение, как эволюционировали обломки и сколько материала сохранилось. По оценкам, после захвата Тритона в системе осталось лишь около 1 % исходного вещества. Будущие модели помогут оценить размеры первобытных лун и восстановить полную картину драматической перестройки спутниковой системы Нептуна — события, которое сделало эти крошечные объекты бесценными окнами в скрытые глубины ледяных миров.