Диаметр Мимаса составляет менее 400 километров
Планетологи нашли объяснение тому, как спутник Сатурна Мимас может не проявлять заметной геологической активности и при этом обладать подповерхностным водным океаном. Такое возможно, если ледяная кора спутника за последние несколько сотен миллионов лет постоянно истончалась, потеряв пару десятков километров своей толщины. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
Мимас — самый близкий и самый маленький (радиус 198,2 километра) регулярный спутник Сатурна. Его поверхность покрыта множеством кратеров, при этом свидетельств вулканизма или тектонической активности на нем не наблюдается. Это удивительно, так как Мимас находится на близкой к газовому гиганту и вытянутой орбите, а значит подвержен влиянию приливных сил, подобно Ио, Европе и Энцеладу. Предполагается, что приливная диссипация в недрах Мимаса не играла особого значения в его эволюции, а спутник оставался неразогретым с момента своего образования.
Однако представление о Мимасе как о достаточно простом с точки зрения геологии мире изменилось после того, как данные станции «Кассини» по либрации спутника позволили опровергнуть модель однородной внутренней структуры из горных пород и льда. Возникло предположение, что Мимас должен быть дифференцированным, и либо обладает удлиненным каменным ядром, либо его внешний слой состоит из ледяной оболочки с толщиной 24–29 километров и водяного океана. Модель океана хорошо подходит под данные наблюдений, так как оболочка находится в тепловом равновесии, однако было непонятно, почему спутник не проявляет активности. Кроме того, ледяная оболочка может утолщаться со временем за счет промерзания океана, что приведет к возникновению трещин, а этого не наблюдается.
Группа планетологов во главе с Алиссой Роден (Alyssa Rhoden) из Юго-Западного исследовательского института решила проверить, согласуется ли наблюдаемая морфология кратера Гершеля диаметром 140 километров с наличием подповерхностного океана. Ученые использовали расчетный код iSALE-2D в предположении, что крупное (длиной 4,8 километра) тело-ударник, обращавшееся вокруг Сатурна, падало вертикально на Мимас со скоростью 15 километров в секунду, а также что ледяная оболочка Мимаса не утолщалась с течением времени.
Вначале исследователи опробовали модель ледяной оболочки с толщиной 70 километров и океана с толщиной 1 километр и определили, что в этом случае наличие или отсутствие океана никак не влияет на морфологию кратера. В дальнейших расчетах толщина коры варьировалась от 25 до 70 километров с шагом 5 километров.
Ученые пришли к выводу, что кратер Гершель не мог сформироваться при текущей толщине ледяной оболочки Мимаса, не уничтожив ее в месте удара. Предполагается, что с момента образования кратера (менее одного миллиарда лет назад) и до сегодняшних времен кора постоянно истончалась, по крайней мере, с 55 километров до менее чем 30 километров, что также может объяснить отсутствие трещин. Получается, что гипотеза наличия на Мимасе океана жидкой воды при минимальной геологической активности жизнеспособна, и это достаточно молодой мир. Доказательства наличия океана могут получить будущие исследовательские аппараты.
О том, где еще в Солнечной системы скрываются невидимые океаны, можно прочесть в материале «Море внутри».
Модель фотоиспарения атмосфер подходит меньше
Астрономы заметили, что у молодых звезд в скоплениях горячие субнептуны появляются чаще, чем у более старых звезд вне скопления. Если такая тенденция не связана со свойствами самих скоплений, то она говорит в пользу большей применимости модели убыли атмосферы экзопланет за счет нагрева ядром для объяснения явления «пустыни субнептунов». Статья опубликована в The Astronomical Journal. Одной из текущих проблем в экзопланетологии стало определение природы «пустыни субнептунов» или «зазора Фултона» — наблюдаемого недостатка короткопериодных (орбитальный период менее ста дней) экзопланет радиусом около 1,5–2 радиусов Земли. Ведущими кандидатами на объяснение этого явления стали идеи убыли первичной атмосферы планеты либо за счет фотоиспарения под действием высокоэнергетического излучением звезды, либо за счет нагрева из-за остывания ядра планеты. Для каждого механизма есть свои временные рамки, поэтому понять применимость каждого можно, исследуя различные выборки экзопланет. Группа астрономов во главе с Джесси Кристиансен (Jessie L. Christiansen) из Научного института экзопланет NASA проанализировала свойства пятнадцати горячих субнептунов из молодых звездных скоплений М44 и Гиады, обнаруженных космическим телескопом «Кеплер». Ученые определили, что частота появления горячих субнептунов у звезд промежуточного возраста (600–800 миллионов лет) спектральных классов G, K, M составляет от 79 до 107 процентов, что значительно больше, чем в случае более старых звезд (3–9 миллиардов лет) тех же спектральных классов в Млечном Пути, наблюдавшихся «Кеплером». Если уменьшение числа горячих субнептунов с возрастом является результатом эволюции планет, то высокая скорость появления этих планет в промежуточном возрасте больше соответствует модели убыли атмосферы за счет горячего ядра, чем модели фотоиспарения. Однако, если это, все же, первичные различия популяций планет в скоплениях и в других областях галактики, то мы можем иметь дело с иной зависимостью процесса формирования планет от свойств скопления или галактики. Ранее мы рассказывали о том, как ученые отыскали субнептун в обитаемой зоне красного карлика.