Новое исследование предлагает использовать естественное радиоизлучение Урана для косвенного изучения его крупнейших спутников на предмет наличия подповерхностных океанов. Этот метод пассивного радиолокационного зондирования, представленный на 56-й Лунно-планетной научной конференции, может продвинуть понимание системы Урана еще до прибытия специализированного космического аппарата. Основная цель — определить, скрывают ли пять крупнейших ледяных лун планеты — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон — жидкую воду под своей поверхностью. Доктор Грегор Штайнбрюгге, геодезист и геофизик из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) и ведущий автор исследования, поделился деталями с Universe Today.
Научный интерес к возможности существования прошлых или настоящих подповерхностных океанов на спутниках Урана значителен. Однако их обнаружение представляет собой сложную задачу, поскольку предполагаемые океаны, вероятно, погребены под сотнями километров льда. Пассивное радиолокационное зондирование предлагает ценный дополнительный подход к устоявшимся методам, таким как гравитационные измерения или магнитная индукция. Как отмечает доктор Штайнбрюгге, ключевое преимущество заключается в использовании самого Урана как естественного источника радиоволн, что устраняет необходимость в специальном активном передатчике и особенно выгодно для миссий с ограниченными ресурсами.
Предлагаемый метод заключается в том, что космический аппарат, находящийся на орбите Урана, будет использовать собственное радиоизлучение планеты, известное как Уранианское Километрическое Радио (УКР), для пассивного зондирования его лун. Цель — подтвердить наличие и проанализировать подповерхностные океаны, а также получить данные о внутреннем строении спутников. Эта концепция основана на исследовании 2021 года, также возглавляемом доктором Штайнбрюгге, которое рассматривало применение пассивного зондирования для изучения Ио, спутника Юпитера — самого вулканически активного тела в Солнечной системе.
Для реализации этого метода предлагается использовать модифицированную версию инструмента Radio and Plasma Wave Science, который применялся на борту космического аппарата НАСА «Кассини». Миссия «Кассини» успешно изучала плазменные волны, испускаемые Сатурном, для исследования как самой планеты, так и ее спутников. Гипотеза заключается в том, что отраженные волны УКР могут быть эффективно использованы для изучения Миранды, Ариэля, Умбриэля, Титании и Оберона.
Несмотря на первоначальный скептицизм относительно использования естественных радиоисточников и выявление потенциальных «непреодолимых препятствий», исследование показало жизнеспособность концепции и ее существенные преимущества. «Мы разработали детальное обоснование концепции, подтвержденное полевыми и лабораторными экспериментами, демонстрирующими ее осуществимость», — подчеркивает доктор Штайнбрюгге.
Инструмент пассивного радиолокационного зондирования разрабатывается для миссии, предполагающей наличие орбитального аппарата с многократными пролетами у спутников, подобно предложенной миссии Uranus Orbiter and Probe (UOP). До сих пор единственным аппаратом, посетившим Уран, был «Вояджер-2" НАСА, совершивший пролет в начале 1986 года. Миссия UOP была определена как высокоприоритетная миссия класса Flagship (самый крупный и дорогостоящий тип миссий НАСА, примером которой является «Кассини» у Сатурна) в Планетарном научном десятилетнем обзоре на 2023–2032 годы. Доктор Штайнбрюгге поясняет, что инструмент лучше всего подходит для орбитальной миссии с повторяющимися целенаправленными пролетами лун, аналогично тому, как «Кассини» изучал Титан и Энцелад у Сатурна.
Разработка инструмента переходит от концептуальной фазы к проектированию и тестированию оборудования, используя систему уровней технологической готовности НАСА (TRL, от 1 до 9). Для сравнения, аппараты «Вояджер-1" и «Вояджер-2" были задуманы в 1960-х годах, а запущены в 1977 году. Следующие шаги включают создание и испытание прототипа, оптимизированного для суровых условий уранианской среды. Также необходимо лучше охарактеризовать взаимодействие УКР с ледяными лунами и определить, как эксперимент повлияет на параметры миссии, такие как оптимальные высоты и скорости пролета.
Понимание того, обладают ли спутники Урана океанами, имеет решающее значение для понимания формирования и эволюции океанических миров как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами. Наши текущие знания основаны в основном на данных кратковременного пролета «Вояджера-2" в 1986 году. Существует множество загадок: недавнее исследование анализировало потенциальный криовулканизм на Умбриэле и Обероне (сравнивая их с карликовой планетой Церера).
Миранда выглядит так, будто была собрана из кусков, что поднимает вопросы о ее формировании. Ариэль имеет преимущественно темную поверхность с яркими полярными полосами и по большей части не картографирован. Титания отличается более светлой поверхностью с яркими пятнами, но также остается в основном неизученной.
Существование или отсутствие океанов на этих лунах является предметом активных научных дебатов, связанных с фундаментальными вопросами формирования и эволюции океанических миров: некоторые могли сформироваться давно и замерзнуть, другие — появиться позже. Как заключает доктор Штайнбрюгге, решение этих вопросов даст «фундаментальное понимание принципов работы нашей Солнечной системы» и «того, как океанические миры формируются и существуют в целом», что также имеет значение для экзопланет размером с Уран и Нептун, многие из которых могут обладать системами спутников.
Изображение носит иллюстративный характер
Научный интерес к возможности существования прошлых или настоящих подповерхностных океанов на спутниках Урана значителен. Однако их обнаружение представляет собой сложную задачу, поскольку предполагаемые океаны, вероятно, погребены под сотнями километров льда. Пассивное радиолокационное зондирование предлагает ценный дополнительный подход к устоявшимся методам, таким как гравитационные измерения или магнитная индукция. Как отмечает доктор Штайнбрюгге, ключевое преимущество заключается в использовании самого Урана как естественного источника радиоволн, что устраняет необходимость в специальном активном передатчике и особенно выгодно для миссий с ограниченными ресурсами.
Предлагаемый метод заключается в том, что космический аппарат, находящийся на орбите Урана, будет использовать собственное радиоизлучение планеты, известное как Уранианское Километрическое Радио (УКР), для пассивного зондирования его лун. Цель — подтвердить наличие и проанализировать подповерхностные океаны, а также получить данные о внутреннем строении спутников. Эта концепция основана на исследовании 2021 года, также возглавляемом доктором Штайнбрюгге, которое рассматривало применение пассивного зондирования для изучения Ио, спутника Юпитера — самого вулканически активного тела в Солнечной системе.
Для реализации этого метода предлагается использовать модифицированную версию инструмента Radio and Plasma Wave Science, который применялся на борту космического аппарата НАСА «Кассини». Миссия «Кассини» успешно изучала плазменные волны, испускаемые Сатурном, для исследования как самой планеты, так и ее спутников. Гипотеза заключается в том, что отраженные волны УКР могут быть эффективно использованы для изучения Миранды, Ариэля, Умбриэля, Титании и Оберона.
Несмотря на первоначальный скептицизм относительно использования естественных радиоисточников и выявление потенциальных «непреодолимых препятствий», исследование показало жизнеспособность концепции и ее существенные преимущества. «Мы разработали детальное обоснование концепции, подтвержденное полевыми и лабораторными экспериментами, демонстрирующими ее осуществимость», — подчеркивает доктор Штайнбрюгге.
Инструмент пассивного радиолокационного зондирования разрабатывается для миссии, предполагающей наличие орбитального аппарата с многократными пролетами у спутников, подобно предложенной миссии Uranus Orbiter and Probe (UOP). До сих пор единственным аппаратом, посетившим Уран, был «Вояджер-2" НАСА, совершивший пролет в начале 1986 года. Миссия UOP была определена как высокоприоритетная миссия класса Flagship (самый крупный и дорогостоящий тип миссий НАСА, примером которой является «Кассини» у Сатурна) в Планетарном научном десятилетнем обзоре на 2023–2032 годы. Доктор Штайнбрюгге поясняет, что инструмент лучше всего подходит для орбитальной миссии с повторяющимися целенаправленными пролетами лун, аналогично тому, как «Кассини» изучал Титан и Энцелад у Сатурна.
Разработка инструмента переходит от концептуальной фазы к проектированию и тестированию оборудования, используя систему уровней технологической готовности НАСА (TRL, от 1 до 9). Для сравнения, аппараты «Вояджер-1" и «Вояджер-2" были задуманы в 1960-х годах, а запущены в 1977 году. Следующие шаги включают создание и испытание прототипа, оптимизированного для суровых условий уранианской среды. Также необходимо лучше охарактеризовать взаимодействие УКР с ледяными лунами и определить, как эксперимент повлияет на параметры миссии, такие как оптимальные высоты и скорости пролета.
Понимание того, обладают ли спутники Урана океанами, имеет решающее значение для понимания формирования и эволюции океанических миров как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами. Наши текущие знания основаны в основном на данных кратковременного пролета «Вояджера-2" в 1986 году. Существует множество загадок: недавнее исследование анализировало потенциальный криовулканизм на Умбриэле и Обероне (сравнивая их с карликовой планетой Церера).
Миранда выглядит так, будто была собрана из кусков, что поднимает вопросы о ее формировании. Ариэль имеет преимущественно темную поверхность с яркими полярными полосами и по большей части не картографирован. Титания отличается более светлой поверхностью с яркими пятнами, но также остается в основном неизученной.
Существование или отсутствие океанов на этих лунах является предметом активных научных дебатов, связанных с фундаментальными вопросами формирования и эволюции океанических миров: некоторые могли сформироваться давно и замерзнуть, другие — появиться позже. Как заключает доктор Штайнбрюгге, решение этих вопросов даст «фундаментальное понимание принципов работы нашей Солнечной системы» и «того, как океанические миры формируются и существуют в целом», что также имеет значение для экзопланет размером с Уран и Нептун, многие из которых могут обладать системами спутников.
