Ученые нашли похожий на Землю космический объект за поясом астероидов

Продолжаем обзор по поиску тектонических процессов на планетах нашей Солнечной системы. В предыдущей статье мы рассмотрели планеты земной группы — Марс, Венеру и Меркурий, где, как выяснилось, пока не обнаружена активная тектоника плит, подобная земной. Но может, она существует на каком-нибудь космическом теле за поясом астероидов?

Во внешней области Солнечной системы, расположенной за поясом астероидов, находятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, называемые также газовыми гигантами. Они гораздо более объемны и имеют совсем другое строение. Они состоят в основном из водорода и гелия и поэтому не имеют твердой оболочки или коры, как у планет земной группы, что делает тектонические процессы там невозможными.

Однако у газовых планет-гигантов есть много спутников, некоторые из которых по структуре близки к планетам земной группы, и, следовательно, на них могут происходить процессы наподобие земных. Из них наиболее интересны, в частности, спутник Сатурна Титан и спутник Юпитера Европа.

Титан

Титан — крупнейший спутник Сатурна и второй по величине в Солнечной системе после спутника Юпитера Ганимеда. Его диаметр равен 5152 км, он почти в 2 раза больше Луны и почти в 2,5 раза меньше Земли.

Титан является единственным спутником, обладающим плотной атмосферой, состоящей в основном из азота, как и атмосфера Земли. Большая часть его поверхности представляет собой равнину, но также присутствуют дюны, горы и холмы.

Титан наполовину состоит из скальных пород, а наполовину из водяного льда. Он имеет твердое каменное ядро, окруженное слоями водного льда. Температура на поверхности Титана составляет около -180℃, и это не удивительно, ведь он получает всего 1% солнечного тепла.

Самой главной особенностью Титана является то, что на его поверхности обнаружено существование жидкости. В связи с этим на Титане, как и на Земле, идут дожди, есть реки, озера и моря, только течет по ним не вода, а жидкий метан. Есть предположение, что под его ледяной поверхностью на глубине 55–80 километров существует океан с водой, похожий по солености на Мертвое море.

Благодаря миссии «Кассини-Гюйгенс», исследовавшей Титан с 2004 по 2017 год, ученым удалось составить полную геоморфологическую карту поверхности спутника. В результате ученые обнаружили, что его рельеф очень похож на земной.

Однако, изучив топографию Титана, ученые пришли к выводу, что там нет тектоники плит. Основанием для этого послужило течение рек. Дело в том, что на Земле русла рек часто меняются, причем не только из-за перемен климата, оползней и других изменений ландшафта, но и под воздействием геологических процессов, таких как формирование гор, движение тектонических плит, повышения или понижения высоты равнин и прочих.

В результате реки зачастую текут «неправильно», проходя не по максимально крутому склону сверху вниз, а случайным образом, а иногда даже снизу вверх, «прогрызая» себе путь через горы и крутые склоны.

На Титане же все реки текут сверху вниз по наиболее оптимальному маршруту, что свидетельствует об отсутствии тектонических процессов в глубинах спутника Сатурна.

Этим, кстати, он очень похож на Марс, где русла бывших рек остались неизменными с тех пор, как они образовались. Всё это, однако, не отменяет полностью геологическую активность Титана, но говорит об отсутствии на нем тектонических плит наподобие земных.

На видео, полученном с «Гюйгенса», на поверхности Титана были хорошо видны острые пики и отвесные склоны горных хребтов, что говорит об их достаточно молодом возрасте. Это удивительно, поскольку на Титане очень сильные процессы эрозии из-за ветров и метановых дождей, быстро сглаживающих любые поверхности.

Это означает, что остроконечные хребты образовались по геологическим меркам совсем недавно вследствие тектонической активности.

Кроме того, космический аппарат «Гюйгенс» обнаружил в атмосфере спутника тяжелый изотоп аргона 40Ar, который образуется в недрах в результате распада калия. Но он был найден в атмосфере, и значит, существуют процессы, которые поднимают его с глубин.

Ученые считают, что эту работу могут выполнять криовулканы, которые извергаются водно-аммиачной смесью с примесью углеводородов. Данная вулканическая активность показывает, что ядро Титана еще теплое, а это позволяет предположить о существовании подповерхностного водного океана, который покрыт твердым слоем льда, где теоритически может существовать жизнь.

Ввиду отсутствия тектоники плит на Титане и доказательств существования там жизни, ученые тем не менее считают спутник Сатурна привлекательным местом для дальнейших исследований из-за его сложного химического состава и уникальной среды.

Европа

Ледяной спутник Юпитера Европа уже давно считается лучшим местом для возможной жизни из всех объектов Солнечной системы. По своим размерам Европа напоминает Луну. Она состоит в основном из силикатных пород, а в центре находится металлическое ядро. На Европе также имеется разреженная атмосфера, в основном состоящая из кислорода.

Вся покрытая льдом, поверхность спутника Юпитера является одной из самых гладких в Солнечной системе. На ней очень мало кратеров, но большое количество трещин. Существует гипотеза, что подо льдом находится водяной океан, в котором, возможно, присутствует микроскопическая жизнь.

Температура на поверхности Европы почти такая же, как на Титане — 150–190℃ ниже нуля. Кроме того, там присутствует очень большой уровень радиации, дневная доза которого составляет около 540 бэр, что почти в миллион раз больше, чем на Земле. Это связано с тем, что орбита спутника проходит через мощный радиационный пояс Юпитера.

Поверхность Европы вся покрыта многочисленными трещинами и разломами в ледяной коре. Такая система трещин очень напоминает поверхность Северного Ледовитого океана.

Изучая снимки, полученные с космического аппарата «Галилео», отправленного к Европе, ученые выявили там активную тектонику ледяных плит. По словам ученых, на поверхности Европы периодически появляются новые разломы, доходящие порой до 20 км в ширину. Трещины также порой сдвигаются на разные расстояния относительно друг друга, и по ним порой снизу поднимается разогретый лед.

Такой процесс очень похож на спрединг в океанических хребтах Земли, где благодаря конвекции в мантии происходит подъем мантийного вещества и образование новой коры.

В частности, в ходе недавнего исследования снимков ледяной поверхности спутника Юпитера ученые заметили, что большой кусок льда площадью 20 тысяч кв. км, расположенный между двумя плитами, просто пропал. По мнению астрономов, он ушел под ледяной щит Европы так же, как плиты земной коры погружаются в мантию в зонах субдукции на Земле.

Это подтверждается еще тем, что Европа обладает одной из самых «молодых» поверхностей в Солнечной системе, которая претерпевает постоянные трансформации.

«Мы предполагаем, что ледяная кора Европы обладает нестабильной, подвижной, состоящей из подобия литосферных плит системой, находящейся над более теплым конвекционным льдом. Таким образом, Европа может быть единственным небесным телом Солнечной системы помимо Земли, которое имеет систему тектонической активности», — заявили ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

В итоге, единственным местом в нашей Солнечной системе, помимо Земли, где происходит предполагаемое движение тектонических плит — это спутник Юпитера Европа. Однако и там мы можем судить лишь о процессах в ледяной поверхности. Что происходит под ней — пока остается загадкой.

В данный момент в НАСА готовят новые миссии к Титану и Европе. В 2026 году к Титану планируется направить космический аппарат Dragonfly с посадкой в местах вероятного нахождения в прошлом жидкой воды.

Космический аппарат Europa Clipper, запуск которого запланирован на 2024 год, должен будет исследовать Европу. Аппарату предстоит определить ее строение и найти возможную жизнь в подледном океане.