Смята се, че много от луните, обикалящи около Сатурн, Уран и Нептун, крият течна вода под дебела километри ледена обвивка. Тези скрити океани съдържат основен елемент за живота такъв, какъвто го познаваме, което ги прави перспективни места за търсене на извънземни организми в регион, белязан от бурни сблъсъци.

Учените предполагат, че някои от днешните луни са образувани наново от отломки, които многократно са били раздробявани от космически тела, след което отново са се съединявали. Този космически хаос поставя важен въпрос пред астробиолозите: дали мащабните сблъсъци унищожават океана на дадена луна и заличават всякаква възможност за съществуване на живот?

Проучване, ръководено от Университета на Мериленд и публикувано в сп. Nature Astronomy, изследва този въпрос, като проследява съдбата на симулирани луни през етапите на разрушаване, повторно формиране и последваща еволюция в продължение на милиарди години.

„Основният въпрос, който си зададохме, беше дали тези разрушителни събития помагат на луните да имат океани впоследствие, или пък унищожават океана и превръщат луната в студен, мъртъв свят“, обяснява водещият автор Марк Невю, научен сътрудник по астрономия в Университета на Мериленд. „Установихме, че тези мащабни сблъсъци всъщност нямат съществено значение по отношение на океаните. Ако преди е имало океан, вероятно ще има такъв и след това – и обратното.“

Дали сблъсък е смекчил кратерите на Рея?

Макар че един сблъсък може и да не е определящ за наличието на океан, отделената при него топлина все пак би могла да остави видими следи по повърхността на спътника. На спътника на Сатурн – Рея, древните кратери изглеждат необичайно загладени и със смекчени очертания. Изследователите разглеждат тези характеристики като възможност да проверят дали ударно събитие е затоплило съществуващ океан дотолкова, че да промени леда над него.

„Това е като да направиш снежен човек през зимата, а седмица по-късно, заради затоплянето и слънчевата светлина, той да започне да се топи“, продължава Ньовю. „Кратерите на Рея изглеждат загладени по същия начин, но причината не е слънцето. Топлината е дошла отдолу. Сблъсък в далечното минало, който е активизирал вътрешен океан, би могъл да обясни защо спътникът изглежда така.“

Раздробените луни могат да се превърнат в светове с океани

Проследяването на последиците от сблъсък в толкова дълъг времеви период изискваше нещо повече от модел на самия удар. Невю и колегите му от Югозападния изследователски институт в Колорадо и Научния институт „Вайцман“ в Израел съчетаха симулации на сблъсъци с отделен модел за еволюцията на вътрешността на луната. Взети заедно, моделите позволяват да се види както какво се е случило при разпадането на луната, така и дали новообразуваното небесно тяло е запазило достатъчно топлина, за да поддържа наличието на течна вода.

Симулациите на ударите проследяваха движението на милиони скални и ледени отломки, докато те се раздробяваха, нагряваха и отново се сливаха. Екипът моделира луни с радиус съответно около 500 и 1000 километра, ударени от по-малки космически тела със сила, достатъчна да ги раздроби напълно.

„Тези симулации обхващаха най-мащабните сблъсъци, които можехме да си представим“, казва Невю. „Ако те не са довели до съществена промяна, е малко вероятно по-малките сблъсъци да го направят.“

След това моделът на вътрешния строеж проследи развитието на възстановените луни в продължение на 4,5 милиарда години, като изчисляваше как се натрупва и как се отделя топлината от ядрата им, както и дали ледът може да се разтопи и да образува океан. Този по-дългосрочен поглед разкри защо последиците от сблъсъка зависят от размера на луната. Ударът внася топлина, но същевременно пренарежда скалите и леда, променяйки способността на възстановената луна да задържа топлината си.

„При по-големите луни енергията от сблъсъка се превръща в допълнителна топлина, която може дори да увеличи обема на съществуващ океан за период от няколко милиарда години. При по-малките луни ситуацията е обратната“, обяснява Неве. „Преди сблъсъка тези малки луни имат разбъркан външен слой от смес от лед и скали, който действа като изолационно одеяло и помага за задържането на топлината, поддържаща океана. Ударът разбърква всичко, а когато луната се формира отново, скалите потъват към центъра, а ледът изплува на повърхността. За по-малката луна става по-трудно да запази океана си, тъй като изолационният слой вече липсва; въпреки това, в нито един от случаите сблъсъкът не е създал океан, който иначе би останал замръзнал.“

Топлината, породена от приливните сили, също оказва влияние върху това дали водата под леда ще остане в течно състояние. Деформирането на луната под въздействието на гравитацията може да генерира вътрешна топлина, като Неве подчертава, че този процес е също толкова важен, колкото и историята на сблъсъците, когато се оценява потенциалът на дадена луна да поддържа живот. Промените в орбитите на луните също могат да доведат до сблъсъци помежду им, затова възстановяването на миналото им изисква да се свържат движенията им с процесите, протичащи под повърхността.

На лов за живот в преобразени луни

Констатациите се отнасят за множество небесни тела, които НАСА и други космически агенции планират да изследват, включително средно големите луни на Сатурн – Мимас, Енцелад, Тетида, Диона и Рея. Те важат и за луните на Уран – Миранда, Ариел, Умбриел, Титания и Оберон, както и за големия спътник на Нептун – Тритон.

Знанието кои от тези светове е най-вероятно да крият вода би могло да помогне на НАСА и на общността на планетолозите да изберат дестинации за космическите апарати и да определят какви характеристики трябва да търсят съответните уреди. Скрит под повърхността океан може да се издаде чрез гравитационното си въздействие, докато солени отлагания или ледени вулкани (криовулкани) биха могли да дадат насоки на повърхността. Очакванията относно това какъв живот би могъл да поддържа такъв океан също биха определили каква чувствителност на апаратурата е необходима за неговото откриване.

„Ако става въпрос само за шепа микроби, няма да проектирате същия тип мисия за търсене, какъвто бихте планирали, ако океанът гъмжи от китове“, отбелязва Ньовю. „Видът живот, който търсим, ще определи какви инструменти трябва да разработим.“

Снимка: Unsplash/Marc Neveu, University of Maryland/NASA/JPL-Caltech

Виж още: Слънчевата система някога е имала девет планети, а Слънцето може би е погълнало една от тях