В сравнении с другими крупными лунами Сатурна (и Юпитера) спутник Мимас не изобилует трещинами и разрывами, напоминая своими кратерами нашу Луну. Тем самым, это должен быть сухой мир из скальных пород, однако дело, похоже, обстоит иначе. У Мимаса странная орбита, как будто у него внутри что-то плещется, или его ядро имеет необычно вытянутую форму. Как показало моделирование, всё говорит в пользу скрытого океана, и это находка для учёных.

Художественное представление спутника Сатурна Мимаса. Источник изображения: Observatoire de Paris

Подробные данные по системе Сатурна собрала автоматическая станция «Кассини» в период с 2004 по 2017 годы. Группа учёных из Парижской обсерватории воспользовалась этой информацией, чтобы заново оценить орбитальные параметры Мимаса, который напоминает «Звезду смерти» благодаря огромному ударному кратеру на своей поверхности. Они хотели исключить один из сценариев, из-за которого орбита этой луны выглядит необычно для монолитного скалистого небесного тела.

Согласно одному из вариантов, Мимас может содержать сильно вытянутое ядро, которое заставляет его совершать колебательные движения, проходя по орбите. Во втором случае, под его скалистой поверхностью может скрываться глобальный водный мир, потоки которого также вызывают изменения в орбитальном движении спутника.

Моделирование показало, что существование вытянутого ядра представляется наименее вероятным сценарием. С учётом динамики орбитального движения Мимаса под воздействием гравитации Сатурна и других его крупнейших лун, орбитальные параметры подозрительной луны, скорее всего, объясняются жидким подповерхностным океаном.

Расчёты показывают, что жидкий океан на Мимасе сравнительно молодой — ему всего 2–3 млн лет. Вероятнее всего, незадолго до его появления орбита этой луны изменилась со стабильной круговой на вытянутую, что в системе с множеством лун считается нормальным явлением. Гравитация Сатурна стала оказывать на недра Мимаса прерывистое воздействие, и это привело к гравитационному разогреву его ядра и внутренней структуры. Вода начала выделяться в жидком виде и постепенно там образовался глобальный подповерхностный океан, который к настоящему моменту подошёл к поверхности Мимаса на 20–30 км.

По часовой стрелке слева вверху: Энцелад, Европа, Ганимед и Титан. В центре — Мимас. Источник изображения: Observatoire de Paris

По внешнему виду этой луны не скажешь, что под её корой плещутся массы воды, намного больше, чем в земных океанах. На Мимасе нет трещин и гейзеров, как на лунах Энцеладе, Европе, Ганимеде и Титане, поэтому он долго хранил свою тайну. Не менее важно, что если там действительно есть глобальный океан, то его молодость — это способ заглянуть в прошлое других лун Сатурна и Юпитера, чтобы понять эволюционное развитие подповерхностных водных миров. На глазах учёных буквально может твориться ранняя геологическая история этих миров, чему учёные несказанно рады.

Спутник Сатурна под именем Мимас, возможно, генерирует достаточное количество тепла для поддержания существования водяного океана под его ледяной поверхностью. Недавнее моделирование ударного кратера Гершель — самого заметного объекта на поверхности спутника, а также отсутствие на объекте тектонической активности поддерживает теорию о существовании геологически молодого внутреннего океана, окружённого относительно тонкой ледяной «скорлупой».

Источник изображения: NASA

К соответствующим выводам пришли исследователи Юго-Западного исследовательского института (SwRI) в Сан-Антонио (Техас, США). Учёные сообщили, что в последние дни миссии Кассини у Сатурна космический аппарат зафиксировал любопытную либрацию — колебание характеристик вращения Мимаса, что часто свидетельствует о наличии геологической активности, способной поддерживать существование внутреннего океана.

Впрочем, несмотря на эти колебания, испещрённая кратерами поверхность Мимаса сначала заставила учёных рассматривать луну только как кусок льда, поскольку прочие океанические миры вроде Энцелада с его гейзерами или другие луны Сатурна, обычно демонстрируют разные признаки геологической активности. У Мимаса они отсутствуют.

Мимас казался маловероятным кандидатом на наличие океана, поскольку его замёрзшая поверхность с одним огромным ударным кратером не позволяла предполагать о наличии такой активности. Другими словами, если на Мимасе всё-таки есть жидкая вода, речь идёт о новом классе — «стелс-океане», никак не проявляющем себя.

Но, когда учёные моделировали формирование ударного кратера Гершель, они установили, что ледяная оболочка на момент удара должна была бы быть как минимум 55 км толщиной. Тем временем наблюдения и моделирование свидетельствуют, что сейчас её толщина составляет менее 30 км. Другими словами, внутренний океан потеплел и расширился с тех пор, как произошёл удар. Более того, форма кратера соответствовала моделям только при учёте возможного существования внутреннего океана. По мнению учёных, новые модели ставят под сомнение современное понимание термоорбитальной эволюции.

Как заявляют исследователи, если Мимас получит статус луны с внутренним океаном, это позволит оценить модели его формирования и эволюции, что поможет лучше понять природу колец Сатурна и лун среднего размера, а также оценить распространённость океанических лун, в частности, у Урана. Мимас является привлекательной целью для дальнейшего изучения.

Результаты исследований опубликованы в журнале Geophysical Research Letters 26 декабря.