Naukowcy odkryli, że oceany ukryte pod lodowymi powierzchniami księżyców mogą wrzeć w wyniku topnienia lodu. To zjawisko może wyjaśniać tajemnicze struktury geologiczne na Enceladusie, Mimasie czy Mirandzie.
Zewnętrzne rejony Układu Słonecznego obfitują w lodowe księżyce, z których część — jak Enceladus Saturna — kryje pod skorupą oceany ciekłej wody. To właśnie tam naukowcy upatrują największych szans na znalezienie pozaziemskiego życia. Nowe badania opublikowane 24 listopada 2025 r. w czasopiśmie Nature Astronomy rzucają światło na procesy zachodzące pod powierzchnią tych światów i pomagają zrozumieć, jak powstały ich różnorodne formy geologiczne.
Nie wszystkie te księżyce mają potwierdzone oceany, ale wiemy, że niektóre je posiadają — wyjaśnił Max Rudolph, profesor nauk o Ziemi i planetach na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis i główny autor publikacji. Interesują nas procesy kształtujące ich ewolucję przez miliony lat. Dzięki temu możemy zrozumieć, jak wygląda powierzchnia oceanicznego świata.
Na naszej planecie góry i trzęsienia ziemi napędzane są ruchem i topnieniem skał głęboko we jej wnętrzu. Na lodowych księżycach geologię kształtują woda i lód. Światy te ogrzewane są siłami pływowymi generowanymi przez planetę, wokół której krążą. Wzajemne oddziaływania księżyców prowadzą do okresów silniejszego i słabszego nagrzewania — gdy ogrzewanie rośnie, lód topi się i staje się cieńsza; gdy maleje, skorupa lodowa staje się grubsza.
Zespół Rudolpha wcześniej badał, co dzieje się, gdy skorupa lodowa się pogrubia. Ponieważ lód ma większą objętość niż ciekła woda, zamarzanie wywiera nacisk na skorupę, co może powodować powstawanie struktur takich jak słynne tygrysie pasy Enceladusa.
Ale co się dzieje, gdy lód zaczyna topnieć od spodu? Okazuje się, że może to doprowadzić do wrzenia oceanu. Gdy lód przechodzi w mniej gęstą ciekłą wodę, ciśnienie spada. Naukowcy obliczyli, że przynajmniej na najmniejszych lodowych księżycach — takich jak Mimas i Enceladus Saturna czy Miranda Urana — ciśnienie może obniżyć się na tyle, by osiągnąć punkt potrójny wody, w którym lód, ciekła woda i para wodna współistnieją jednocześnie.
Zdjęcia Mirandy wykonane przez sondę Voyager 2 ukazują charakterystyczne obszary grzbietów i klifów zwane koronami. Wrzenie oceanu mogłoby wyjaśnić powstanie tych struktur. Z kolei Mimas — księżyc o średnicy poniżej 400 km, pokryty kraterami i nazywany Gwiazdą Śmierci — wygląda na geologicznie martwy. Jednak wahania w jego ruchu sugerują obecność oceanu. Ponieważ skorupa lodowa Mimasa nie powinna pękać gdy stanie się cieńsza, obecność oceanu da się pogodzić z pozornie martwą powierzchnią.
Rozmiar księżyca ma kluczowe znaczenie. Na większych lodowych obiektach, takich jak Tytania — kolejny księżyc Urana — spadek ciśnienia wywołany topnieniem lodu spowodowałby pęknięcie skorupy, zanim woda osiągnęłaby punkt potrójny. Zdaniem autorów geologia Tytanii może być efektem okresu skorupa lodowa gdy była cieńsza, a następnie ponownego stała się grubsza.
Tak jak geologia Ziemi pomaga zrozumieć, dlaczego nasza planeta wygląda tak, a nie inaczej po miliardach lat przemian, tak zrozumienie procesów geologicznych na lodowych księżycach pozwala wyjaśnić pochodzenie ich unikalnych struktur powierzchniowych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: UC Davis
Na ilustracji: Według nowych badań księżyc Saturna, Mimas, może posiadać ocean ciekłej wody pod swoją zewnętrzną, lodową powłoką. Źródło: Zdjęcie z sondy Cassini, NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
