Три луны, вращающиеся вокруг Нептуна, могут быть обломками древних ледяных тел, столкнувшихся в катастрофической аварии. Новое исследование предполагает, что эти фрагменты способны раскрыть тайны внутреннего строения ледяных миров, скрытых от нас в глубинах космоса.
«Внутреннее строение крупных ледяных спутников обычно навечно скрыто от нас, скрыто под толстыми слоями ледяной оболочки», — рассказал ведущий автор исследования Райли Дэвис изданию Space.com. «Внутренние луны Нептуна, возможно, — единственное место в Солнечной системе, где мы можем наблюдать этот материал. Катастрофическое событие буквально вывернуло эти древние миры наизнанку».
Эффект «тарана» Тритона
Тритон — великан среди остальных спутников. На его долю приходится более 99% общей массы лунной системы Нептуна. По размеру он сравним с Плутоном и обращается вокруг планеты в направлении, противоположном вращению Нептуна. Этот ретроградный орбитальный путь указывает на то, что Тритон не сформировался вместе с планетой, а был захвачен ее гравитацией, вероятно, из пояса Койпера или схожих внешних областей.
Когда гравитация Нептуна захватила Тритона, наступил хаос.
По мере того как Тритон укладывался на орбиту, его приливные силы действовали подобно тяжелому тарану. Вероятно, он разнес в щепки все луны, которые изначально принадлежали Нептуну. Дэвис и ее команда изучили последствия этой катастрофы, сосредоточив внимание на кольцах Нептуна и трех малых внутренних лунах: Лариссе, Галадее и Протее.
Эти спутники были обнаружены зондом Voyager 2 в 1980 году. Они находятся близко к планете, чуть внешнее основных колец. Их близость к яркому диску Нептуна затрудняла их изучение с Земли.
Глина там, где ее не ожидали
Исследователи использовали космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для анализа ближнего инфракрасного света, отраженного от этих небесных тел, что позволило определить их химический состав.
На кольцах и двух лунах — Лариссе и Галадее — были обнаружены минералы глины, а именно богатые магнием филлосиликаты. Такие минералы обычны для астероидов и углеродистых хондритов вблизи Юпитера, но их не ожидали увидеть во внешних регионах Солнечной системы.
«Самое удивительное — это сам факт обнаружения глины», — сказала Дэвис. «Изначально мы даже не предполагали такого результата».
Для образования глинистых минералов требуется тепло. Необходимо длительное и мощное нагревание, которое, вероятнее всего, происходило в недрах крупного ледяного тела. Радиоактивный распад и другие внутренние источники тепла могли расплавить лед, создав условия жидкой воды, необходимые для формирования глины.
Это подтверждает теорию о том, что Тритон уничтожил первоначальные луны Нептуна, а их обломки переформировались в сегодняшние внутренние спутники. Глинистые минералы, изначально находившиеся глубоко внутри этих древних тел, оказались на поверхности после их разрушения.
Другая гипотеза предполагает наличие карликовой планеты.
Возможно, объект размером с Плутон подобрался слишком близко к Нептуну, и гравитация планеты растерзала его на части. Из образовавшихся обломков сформировались текущие луны. В любом случае, источником глины служат недра крупного, нагретого тела.
Загадка исчезнувшей воды
Для существования глинистых минералов необходима жидкая вода. Однако на трех изученных лунах и в кольцах не было обнаружено следов ледяного покрова.
«Это действительно удивительно», — отметила Дэвис. «В этой части Солнечной системы все объекты действительно состоят изо льда. Поэтому мы уверены, что эти минералы пришли из глубоких недр».
Материалы, вероятно, поступили от тела, достаточно большого, чтобы расплавить собственный лед. Источником, по-видимому, послужила первоначальная система ледяных лун. Но куда делся лед? Эта загадка пока остается нерешенной.
Протей, крупнейший из трех исследованных спутников, не содержит глинистых минералов. Возможно, он сформировался из обломков, лишенных глины, либо последующее нагревание уничтожило их.
Неизвестный гидратированный минерал
На всех трех лунах и в кольцах также обнаружились признаки гидратированного минерала, который команда пока не смогла идентифицировать. Это как бы «призрак» в данных.
«Для его идентификации, вероятно, потребуются новые лабораторные измерения в условиях внешних областей Солнечной системы», — сказала Дэвис. Это технически сложная задача, но выполнимая.
Одного пролета мимо в 1989 году недостаточно. Нам нужна специализированная миссия к Нептуну. Обзор планетарной науки (Decadal Survey) уже включил исследование ледяных гигантов в число приоритетных направлений. Однако разработка таких миссий занимает десятилетия, и главные препятствия — это время и ресурсы.
Но данные телескопа Уэбба говорят ясно: есть еще многому научиться. А ключи к разгадке находятся прямо здесь, в обломках потерянного мира.
