Mima lună a lui Saturn, Mimas, pare să aibă și un ocean

Apă, apă peste tot –

Oceanul trebuie să se fi format relativ recent, dar nu știm cum.

Clubul odată exclusiv al obiectelor Sistemului Solar care găzduiește oceane devine din ce în ce mai aglomerat. Miercuri, Nature a lansat o lucrare care oferă dovezi că luna lui Saturn Mimas are un ocean sub suprafață sub crusta sa puternic craterizată. Dovezile pentru acest ocean vin sub forma unor ciudățenii orbitale care sunt aparent imposibil de explicat prin altceva decât prin prezența unui ocean.

Aspect solid

Dintre cele șapte luni majore ale lui Saturn, Mimas orbitează cel mai aproape de planetă, având nevoie de mai puțin de o zi pentru a finaliza o orbită. Este, de asemenea, cea mai mică dintre lunile majore, cu un diametru de puțin sub 400 de kilometri (aproximativ 250 de mile). În ciuda dimensiunilor sale mici, Mimas găzduiește al doilea cel mai mare crater de pe orice lună din Sistemul Solar. Craterul Herschel domină suprafața lunii, dându-i un aspect care evocă Steaua Morții.

Chiar și în afara lui Herschel, suprafața Lunii este puternic împodobită de cratere, ceea ce sugerează că a fost statică pentru cea mai mare parte a istoriei lunii. Acest lucru este în contrast puternic cu luni precum Europa și Enceladus, unde oceanele subterane permit remodelarea constantă a suprafețelor lor, lăsându-le cu istorii de cratere mult mai rare. Așa că Mimas părea un candidat foarte slab pentru găzduirea unui ocean.

Cu toate acestea, unele ciudățenii însemnau că un ocean nu putea fi exclus. Datorită apropierii sale de Saturn, Luna este blocată pe planetă, astfel încât rotația sa este sincronizată cu orbita ei, iar o față a lunii este în mod constant îndreptată spre suprafața planetei. Datele misiunii Cassini au indicat însă că sincronizarea nu este exactă. Ușoare oscilări în rotație înseamnă că, după unele orbite, rotația este puțin mai rapidă; după altele, a încetinit.

O posibilă explicație pentru aceasta este un ocean subteran. Dar o alternativă este că miezul stâncos al lui Mimas are o formă ciudată, creând o oportunitate pentru atracția gravitațională a lui Saturn și a celorlalte luni de a-l strânge oarecum diferit pe fiecare orbită. Lipsa oricărei geologie de suprafață care ar putea sugera un ocean subiacent a argumentat aparent pentru a doua opțiune.

Dar în 2022, cercetătorii a calculat cantitatea de energie care ar fi generat de forțele de maree care acționează asupra lui Mimas și a constatat că ar trebui să fie suficient pentru a topi o cantitate substanțială din gheața lunii, producând un ocean subteran. Deși convingătoare, dovezile s-au bazat mai degrabă pe un calcul decât pe orice indicii din observațiile lui Mimas însuși.

Ciudățenia orbitală

Asta ne aduce la noua lucrare, care a fost scrisă de o echipă mică de oameni de știință europeni care s-au concentrat pe un aspect diferit al mecanicii orbitale a lui Mimas, folosind din nou datele de la Cassini. Mimas are o orbită eliptică în jurul lui Saturn și, în timp, axa lungă a orbitei se deplasează în raport cu Saturn. Acest lucru este cauzat și de forțele gravitaționale generate de planetă și alte luni și oferă o modalitate complet independentă de a estima cum ar trebui să arate interiorul lunii.

Din nou, un miez stâncos de formă ciudată a fost în concordanță cu schimbările orbitale pe care le-am văzut. Dar dacă încercați să proiectați un nucleu stâncos care este în concordanță atât cu oscilațiile orbitale, cât și cu cele de rotație, lucrurile devin foarte ciudate. Miezul ar trebui să fie un disc alungit, în formă de clătită, cu o formă atât de extremă încât marginea discului să iasă din suprafața înghețată a lunii la cele două extreme ale sale. După cum cercetătorii notează sec, „Acest lucru este incompatibil cu observațiile”.

Un ocean pare a fi o opțiune mult mai bună. Cercetătorii au estimat întinderea oceanului și au descoperit că se potrivește aproximativ cu estimarea de mai sus, bazată pe încălzirea mareelor.

Deci, de ce nu vedem semne ale acestui ocean pe suprafața Lunii? Cercetătorii încep cu condițiile actuale și orbita și proiectează istoria lui Mimas înapoi în timp, estimând cantitatea de energie eliberată de forțele mareelor. Aceste calcule arată că oceanul nu ar fi existat acum 25 de milioane de ani – pur și simplu nu a fost generată suficientă căldură. În funcție de natura nucleului lui Mimas, s-ar putea să fi apărut abia acum 3 milioane de ani.

O explicație a motivului pentru care oceanul a apărut acum este că Mimas a avut interacțiuni cu alte luni care au crescut excentricitatea orbitei sale și, astfel, au crescut forțele mareelor. Alternativ, dacă inelele lui Saturn sunt la fel de recente pe cât au sugerat unele studii – o afirmație care este încă controversată – atunci evenimentele care au condus la formarea inelelor ar fi putut influența și orbita lui Mimas.

Nu este clar ce fel de date ne vor ajuta să rezolvăm aceste posibilități. Dar este destul de clar că astronomii au acum o motivație bună pentru a încerca să se gândească la lucruri care ar putea ajuta.

Natură2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06975-9 (Despre DOI).