Ispod ledene kore nekih mjeseca vanjskog Sunčeva sustava vjerojatno se nalaze oceani tekuće vode. Nova studija pokazuje da veliki udari mogu promijeniti njihovu dugoročnu stabilnost: mogu poremetiti postojeći ocean, preusmjeriti toplinu u unutrašnjosti mjeseca i utjecati na to koliko će dugo voda ostati tekuća.
Istraživači iz Southwest Research Institutea i sa Sveučilišta u Marylandu proučili su taj problem računalnim simulacijama. Rezultate su objavili u novom znanstvenom radu u časopisu Nature Astronomy. Simulacije opisuju moguće posljedice velikih sudara, ali ne pokazuju da je neki određeni mjesec doista pretrpio takav događaj.
Udar može poremetiti ocean, ali ga ne stvara lako
Kada se veliko tijelo sudari s ledenim mjesecom, dio kore i plašta može se rastaliti, ispariti ili biti izbačen u svemir. Udar mijenja raspored materijala i količinu topline u unutrašnjosti. Istraživači su u modele uključili fragmentaciju, ponovno nakupljanje materijala i promjene orbite kako bi pratili razvoj mjeseca nakon sudara.
Ako je mjesec prije udara bio potpuno zaleđen, sam sudar obično nije dovoljan za dugotrajno stvaranje novog podzemnog oceana. Kod mjeseca koji već imaju ocean ishod može biti drukčiji. Dovoljno snažan udar može probiti ledenu koru, poremetiti slojeve vode i ubrzati gubitak topline. Ocean se tada može stanjiti ili se njegov dio privremeno zamrznuti.
Veličina mjeseca mijenja ishod
Veći mjeseci bolje zadržavaju toplinu i vodu jer njihova jača gravitacija otežava bijeg materijala u svemir. U modelima su mjeseci promjera oko tisuću kilometara imali veće izglede zadržati ocean ili ga ponovno uspostaviti nakon velikog poremećaja. Manja tijela brže gube unutarnju toplinu, pa udar na njih može ostaviti trajnije posljedice.
Simulacije su pokazale i da bi ocean mogao imati koristi od kasnog i vrlo snažnog udara u dovoljno velik mjesec. Takav događaj može privremeno povećati količinu topline ispod kore. Autori ipak upozoravaju da je taj scenarij malo vjerojatan u kasnijim razdobljima razvoja Sunčeva sustava, jer su najveća tijela uglavnom već prošla razdoblje najintenzivnijeg bombardiranja.
Europa i Enceladus pokazuju zašto je pitanje važno
Europa i Enceladus među glavnim su kandidatima za podzemne oceane, ali nova studija ne određuje imaju li danas ocean niti tvrdi da su pretrpjeli određeni udar. Podaci o njihovoj unutrašnjosti dolaze iz mjerenja gravitacije i magnetskog polja te iz analize površine. Na Europi se ocean, prema dosadašnjim mjerenjima, nalazi ispod debele ledene kore, dok Enceladus izbacuje mlazove vode i leda kroz pukotine na južnom polu.
Udarni događaji mogu utjecati i na kemijske uvjete u oceanu. Sudar može unijeti minerale s površine u podzemnu vodu, ali istodobno ukloniti dio izolacijskog leda koji ocean štiti od hlađenja. Pri procjeni mogućnosti života treba uzeti u obzir oba učinka, kao i izvore energije poput plimnog zagrijavanja i kemijskih reakcija na granici vode i stijene.
Što simulacije mogu pokazati
Računalni modeli omogućuju istraživačima da usporede različite ishode sudara i odrede koji su fizikalno mogući. Ne mogu zamijeniti mjerenja svemirskih letjelica, a rezultat ovisi o početnoj temperaturi, sastavu leda, veličini udara i količini vode u mjesecu.
Buduće misije prema Jupiterovim i Saturnovim mjesecima moći će te pretpostavke provjeriti preciznijim mjerenjima. Današnje stanje podzemnih oceana posljedica je i udara koji su oblikovali ledenu koru i unutrašnjost tih mjeseca.
