Vědci simulovali rozbití měsíců a narazili na něco nečekaného

Studie naznačuje, že ledové měsíce mohou po katastrofických srážkách stále ukrývat oceány, což je zjištění, které by mohlo pomoci při hledání života mimo Zemi.

Mnoho měsíců obíhajících kolem Saturnu, Uranu a Neptunu pravděpodobně ukrývá pod kilometry ledové skořápky tekutou vodu. Tyto pohřbené oceány obsahují základní složku pro život, jak ho známe, což z nich činí slibná místa pro hledání mimozemských organismů v oblasti formované prudkými srážkami.

Vědci se domnívají, že některé z dnešních měsíců jsou znovu sestavené zbytky, které byly opakovaně rozbity vesmírným odpadem a znovu spojeny dohromady. Toto kosmické bombardování vyvolává pro astrobiology kritickou otázku: Ničí masivní srážky oceán měsíce a uhasí jakoukoliv šanci na život?

Studie vedená odborníky z University of Maryland, zveřejněná v časopise Nature Astronomy, se touto otázkou zabývala sledováním simulovaných měsíců v průběhu jejich destrukce, opětovného formování a následného miliardy let trvajícího vývoje.

„Hlavní otázkou, kterou jsme si kladli, bylo, zda tyto procesy destrukce přispívají k tomu, že měsíce následně disponují oceány, nebo zda oceán naopak zničí a promění měsíc v chladný, mrtvý svět,“ vysvětlil hlavní autor studie Marc Neveu, odborný pracovník v oboru astronomie na University of Maryland. „Zjistili jsme, že z hlediska existence oceánů na těchto velkých srážkách v podstatě nezáleží. Pokud měsíc oceán měl předtím, pravděpodobně jej bude mít i poté – a naopak.“

Způsobila srážka vyhlazení kráterů na měsíci Rhea?
Ačkoliv srážka nemusí nutně rozhodovat o existenci oceánu, teplo, které při ní vzniká, může na povrchu měsíce zanechat viditelné stopy. Na měsíci Rhea, který obíhá kolem Saturnu, působí prastaré krátery neobvykle hladce a zaobleně. Vědci v těchto útvarech spatřují příležitost ověřit, zda dopad tělesa mohl zahřát případný oceán natolik, že by to ovlivnilo vrstvu ledu nad ním.

„Je to, jako když si v zimě postavíte sněhuláka a o týden později se oteplí a zasvítí Slunce, takže sněhulák začne tát,“ vysvětlil Neveu. „Krátery na měsíci Rhea vypadají podobně vyhlazené, ale nebylo to Sluncem. Teplo přicházelo zevnitř. Dávná srážka, která podnítila vznik podpovrchového oceánu, by mohla vysvětlit, proč tento měsíc takto vypadá.“

Rozbité měsíce si mohou zachovat oceány
Sledování následků srážky v tak dlouhém časovém měřítku vyžadovalo víc než jen model samotného nárazu. Neveu a jeho kolegové ze Southwest Research Institute v Coloradu a Weizmannova institutu věd v Izraeli propojili simulace dopadů se samostatným modelem vývoje nitra měsíce. Společně tyto modely ukázaly, co se stalo při rozpadu měsíce a zda si takto znovu zformované těleso udrželo dostatek tepla k tomu, aby v něm mohla existovat kapalná voda.

Simulace dopadů sledovaly miliony úlomků hornin a ledu v okamžiku, kdy se tříštily, zahřívaly a opět se shlukovaly dohromady. Tým modeloval měsíce o poloměru přibližně 500 a 1 000 kilometrů, do nichž narazila menší vesmírná tělesa silou dostatečnou k tomu, aby je roztříštila.

„Tyto simulace představovaly v podstatě ty největší srážky, jaké jsme dokázali vymyslet,“ uvedl Neveu. „Pokud neměly žádný dopad ony, je nepravděpodobné, že by jej měly srážky menší.“

Schéma srážky a opětovného vzniku měsíce
Model vnitřní stavby následně sledoval vývoj těchto znovu zformovaných měsíců po dobu 4,5 miliardy let a vypočítával, jak se v jejich jádrech hromadilo a jak z nich unikalo teplo a zda by led mohl roztát a vytvořit oceán. Tento dlouhodobý pohled odhalil, proč dopadové účinky závisely na velikosti měsíce. Náraz sice dodal teplo, ale zároveň přeskupil horniny a led, čímž změnil schopnost nově vzniklého měsíce udržet si získané teplo.

„U větších měsíců se energie nárazu mění na dodatečné teplo, které může stávající oceán udržet v kapalném stavu – a dokonce jej zesílit – po dobu několika miliard let. U menších měsíců je situace opačná,“ uvedl Neveu. „Před srážkou si tyto malé měsíce udržují nesourodou vnější vrstvu tvořenou směsí ledu a hornin; ta funguje jako izolační přikrývka a pomáhá zadržovat teplo, které udržuje oceán. Náraz vše rozruší, a když se měsíc znovu zformuje, horniny klesnou do středu, zatímco led vyplave na povrch. Pro menší měsíc je pak obtížnější udržet si oceán, protože izolační vrstva zmizela. V žádném z těchto případů však srážka nevytvořila oceán, který by jinak zůstal zmrzlý.“

Na to, zda voda pod ledem zůstane v kapalném skupenství, má vliv i slapové zahřívání. Gravitační působení měsíc deformuje, čímž může uvnitř vznikat teplo; Neveu zdůraznil, že při posuzování potenciálu měsíce pro vznik života je tento proces přinejmenším stejně důležitý jako historie srážek. Změny oběžných drah mohou měsíce nasměrovat na kolizní kurz, takže rekonstrukce jejich minulosti vyžaduje propojení informací o jejich pohybu s ději probíhajícími pod jejich povrchem.

„Do budoucna bych rád spustil simulaci systému měsíců a sledoval, jak se pohybují, jak do sebe narážejí a jak se v důsledku toho mění jejich vnitřní struktura,“ řekl Neveu. „Možná pak dokážeme zrekonstruovat události, k nimž došlo v okolí Saturnu, Uranu a Neptunu.“

Hledání života uvnitř přestavěných měsíců
Zjištění se vztahují na řadu světů, které NASA a další vesmírné agentury plánují zkoumat, včetně středně velkých měsíců Saturnu Mimas, Enceladus, Tethys, Dione a Rhea. Vztahují se také na měsíce Uranu Mirandu, Ariel, Umbriel, Titanii a Oberon a na velký měsíc Neptunu Triton.

Vědět, které z těchto světů s největší pravděpodobností obsahují vodu, by mohlo NASA a planetární vědecké komunitě pomoci vybrat cílové destinace pro kosmické sondy a rozhodnout se, jaké přístroje by měly život hledat. Pohřbený oceán by mohl být odhalen prostřednictvím gravitačních účinků, zatímco slané usazeniny nebo ledové sopky zvané kryovulkány by mohly poskytnout vodítka na povrchu. Očekávání ohledně života, který by oceán mohl podporovat, by také formovala citlivost přístrojů potřebnou k jeho detekci.

„Pokud se na místě vyskytuje jen hrstka mikrobů, nebudete plánovat stejnou pátrací misi, jako kdyby byl oceán plný velryb,“ uvedl Neveu. „Typ života, který hledáme, určí, jaké nástroje budeme muset vyvinout.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/scientists-simulated-moons-being-blown-apart-and-found-something-unexpected/

autor: František Martinek