Внешние области Солнечной системы усеяны ледяными спутниками. Некоторые из них – например, Энцелад у Сатурна – скрывают под толстой ледяной корой океаны жидкой воды. Ученые считают, что именно такие миры могут оказаться самыми перспективными для поиска инопланетной жизни. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, помогает понять, что происходит под их поверхностью и как формируются необычные геологические структуры.

«Далеко не все ледяные луны имеют океаны, но часть из них – точно. Нас интересует, как эти миры меняются на протяжении миллионов лет и какие признаки их внутренней активности можно увидеть сверху», – рассказывают авторы исследования.

На Земле геология определяется движением и плавлением горных пород. На ледяных лунах ее роль выполняют вода и лед. Спутники нагреваются из-за приливных сил со стороны планеты, вокруг которой вращаются. Периоды усиления нагрева могут истончать ледяную кору, а ослабление – наоборот, утолщать ее.

Ранее исследователи выяснили, что утолщение льда вызывает повышение давления, способное приводить к появлению трещин и разломов, подобных знаменитым «тигровым полосам» на Энцеладе. Теперь они изучили противоположную ситуацию – что происходит, когда лед тает снизу. Оказалось, что при таянии давление может упасть настолько сильно, что океан начнет… кипеть.

Это возможно на самых маленьких спутниках – таких как Мимас и Энцелад у Сатурна или Миранда у Урана. Давление там может опуститься до «тройной точки» воды, когда лед, жидкость и пар существуют одновременно. В случае Миранды это может объяснить ее странные области с хребтами и уступами, которые еще в 1980-х годах сфотографировал космический аппарат NASA «Voyager 2».

Мимас, несмотря на свой безжизненный вид и гигантский кратер, напоминающий «Звезду смерти», вероятно, тоже имеет скрытый океан. Его поверхность почти не меняется, но небольшие колебания в движении спутника выдают наличие воды подо льдом.

На более крупных лунах, например на Титании, таяние льда не приведет к кипению океана – корка треснет раньше, чем давление успеет упасть до критического уровня. Ученые считают, что геология таких спутников могла быть сформирована чередованием периодов потепления и охлаждения ледяной оболочки.

Понимание внутренних процессов в ледяных лунах помогает объяснить их внешний вид и историю развития. Это, в свою очередь, приближает нас к ответу на один из главных вопросов: сколько обитаемых миров может скрываться на окраинах Солнечной системы?

Спутник DSCOVR — это космический аппарат, запущенный в 2015 году для наблюдения за Солнцем и Землёй. Его название расшифровывается как Deep Space Climate Observatory, что можно перевести как «Обсерватория глубокого космоса для изучения климата». Он находится не на орбите вокруг Земли, а в особой точке в космосе, называемой точкой Лагранжа L1. Эта точка расположена примерно в 1,5 миллиона километров от Земли в сторону Солнца. Там гравитационные силы Солнца и Земли уравновешены, поэтому спутник может «висеть» на одном месте, постоянно глядя на Солнце и на освещённую сторону нашей планеты.

Основная задача DSCOVR — следить за солнечной активностью, особенно за выбросами корональной массы. Это мощные потоки заряженных частиц, которые Солнце иногда выбрасывает в космос. Если такой выброс направляется к Земле, он может вызвать магнитные бури, которые нарушают работу спутников, электросетей и связи. DSCOVR замечает такие выбросы заранее — примерно за 15–60 минут до того, как они достигнут Земли, — и даёт предупреждение учёным и инженерам, чтобы те успели подготовиться.

Кроме солнечных наблюдений, DSCOVR также смотрит на Землю. У него есть камера под названием EPIC, которая делает снимки всей освещённой стороны планеты. Эти фотографии показывают облака, океаны, континенты и даже растительность. Учёные используют их для изучения климата, отслеживания озонового слоя, уровня аэрозолей в атмосфере и других важных параметров. Иногда эти снимки публикуются в интернете и становятся популярными — на них Земля выглядит как живая, вращающийся шар в чёрном космосе.

DSCOVR — это совместный проект нескольких организаций: НАСА, Национального управления по океану и атмосфере США (NOAA) и ВВС США. Хотя идея такого спутника появилась ещё в 1990-х годах, его запуск долго откладывался. В итоге он стал важным инструментом и для науки, и для практической защиты технологий на Земле от космической погоды.