Еще один океан в Солнечной системе

11 ноября 2020
0
192
На карликовой планете Церера сохраняется гидротермальная активность. По данным зонда NASA Dawn в её недрах, кроме ледяной мантии, располагается как минимум один крупный резервуар с жидким рассолом — возможно, остатки подповерхностного океана. Периодически жидкость из него просачивается в верхние горизонты и изливается на поверхность, оставляя различимые соляные пятна.

Церера — карликовая планета и самый массивный объект пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Её открыли в 1801 году и она оказалась первым обнаруженным небесным телом этого пояса. Сначала её даже считали кометой, потом — «недостающей» планетой между Марсом и Юпитером, пока не начали открывать другие многочисленные астероиды в этой области. Предполагается, что планета диаметром около 900 км содержит ядро из каменных пород и мантию из льда, а в геологическом прошлом она могла иметь подповерхностный океан, как спутник Юпитера Европа.

Церера — детальный снимок поверхности и пятна в кратере Оккатор (псевдоцвета).
Церера — детальный снимок поверхности и пятна в кратере Оккатор (псевдоцвета).NASA/JPL-CalTech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

На снимках телескопа Hubble 2005 года на поверхности планеты отчётливо просматривается светлое пятно. Такие яркие пятна на поверхности небесных тел называются факулы. Оно расположено в крупном ударном кратере Оккатор размером 90 км в экваториальной области планеты. Корабль NASA Dawn недавно получил детальные снимки её поверхности. Проект Dawn предусматривал исследование при помощи орбитального аппарата двух самых крупных карликовых планет пояса астероидов с существенно разной природой — «каменной» Весты и «ледяной» Цереры. Космический корабль был запущен в 2007 году, и только в 2015 году он вышел на орбиту вокруг Цереры и исследовал планету до завершения миссии в 2018 году. На сайте есть небольшой обзор проекта Dawn ещё без учёта первых полученных детальных данных. Как и в случае с Плутоном и зондом New Horizons, впервые обеспечившим его детальное изучение, по результатам Dawn в последний год появился целый ряд публикаций различных исследовательских групп, посвящённых геологии и внутреннему строению Цереры.

Ещё на подлёте к планете снимки Dawn позволили установить, что светлое пятно в кратере Оккатор на самом деле состоит из двух различимых пятен, которые получили названия факулы Цереалия и Виналия, и сами разбиваются на более мелкие структуры (см. заметку об этом по свежим следам). Детальное их изучение показало, что эти пятна — соляные отложения, в основном карбонат натрия (сода). Скорее всего механизм их образования такой же, как и на солончаках: выпаривание воды из концентрированного рассола с образованием соляной корки.

Также выяснилось, что пятна обладают сравнительно молодым возрастом, порядка 2 миллионов лет, а их образование, возможно, обуславливается текущими геологически активными процессами. Так установлено, что Церера — планета, на которой до сих пор происходит, или хотя бы в недавнем прошлом происходила, активная геологическая деятельность. Этот вывод основывается на ключевом открытии: в составе материала факулы Цереалия обнаружены соединения солей — хлорид натрия с химически связанной водой и хлорид аммония.

Кратер Оккатор на Церере — снимок в п...
Кратер Оккатор на Церере — снимок в псевдоцветах, наложенный на цифровую модель рельефа поверхности. Розоватый цвет — концентрированный соляной раствор, сравнительно недавно вышедший на поверхность.NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

На поверхности Цереры водосодержащие соли должны подвергаться быстрой дегидратации за времена порядка сотен лет. Однако замеры спутника Dawn свидетельствуют о том, что в структуре солей содержится связанная вода, то есть они должны были выйти на поверхность сравнительно недавно. Это свидетельствует как о наличии резервуара под поверхностью в районе кратера Оккатор, так и о текущей активности с переносом жидкого материала из глубин планеты к поверхности. Общий вывод: под кратером Оккатор возрастом 20 миллионов лет находится резервуар насыщенной солями жидкости протяжённостью сотни километров и глубиной до 40 км. Удар метеорита ослабил кору планеты в этом месте и привёл к просачиванию соляных растворов на поверхность с их высыханием и образованием налёта материала с высокой отражающей способностью.

Свидетельства гидрологической активности в кратере Оккатор — это не только соляные отложения, видимые как светлые пятна на поверхности. В рельефе планеты также обнаружены конические структуры, напоминающие соответствующие криогенные формы рельефа на Земле — ледяные бугры в полярных районах (гидролакколиты), называемые ещё «пинго». Это небольшие горки, или бугры пучения, которые образуются под давлением замерзающих горизонтов грунтовых вод, и их ранее находили также на Марсе.

Карта гравитационных аномалий Цереры.
Карта гравитационных аномалий Цереры.C.Raymond et al., Nat Astron 4, 741 (2020).

При помощи гравитационного картирования также оказалось возможным исследовать строение коры Цереры. Выяснилось, что кора планеты сильно неоднородна по площади, а с глубиной её плотность существенно возрастает, значительно сильнее, чем просто за счёт увеличения литостатического давления (давления вышезалегающих пород). Предполагается, что такие изменения плотности вызваны внедрением солей и глинистых минералов в нижнюю часть коры за счёт вымораживания в процессе замерзания внутреннего резервуара с рассолом, а также сильной неоднородностью таких внедрений, вероятно, существенно связанной с распределением метеоритных ударов.

Различные геологические структуры на Церере.
Различные геологические структуры на Церере.

Жидкая вода, или даже жидкие океаны, вероятно, есть под поверхностью некоторых спутников планет-гигантов, в частности на спутнике Юпитера Европа (см. более подробную статью об этом) и на Энцеладе, спутнике Сатурна. В этих случаях источником тепла, сохраняющего воду в жидком состоянии, является приливное взаимодействие с планетой-гигантом. Но для одиноких тел как Церера такого механизма нет, а сама планета находится ещё дальше, чем Марс, получая значительно меньше энергии от Солнца. Соответственно источники энергии для существования жидкого рассола неясны. Однако это показывает, что «водные миры» распространены в Солнечной системе гораздо шире, чем предполагалось до сих пор. Также это открытие расширяет диапазон поиска в ней следов внеземной жизни.
Информация
Добавить комментарий