Модель истончающейся коры разрешила спутнику Сатурна Мимасу обладать подповерхностным океаном

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».