Телескоп James Webb обнаружил загадочные минералы на малых спутниках Нептуна
Новые наблюдения космического телескопа James Webb показали на малых внутренних спутниках Нептуна Лариссе и Галатее, а также в кольцах планеты признаки минералов, которые могли сформироваться при участии жидкой воды. Эта находка плохо согласуется с современными условиями на этих небольших и холодных телах и может указывать на то, что часть их вещества сохранилась после разрушения более крупных древних спутников Нептуна.
Исследователи проанализировали наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне, полученные с помощью спектрографа NIRSpec телескопа Webb. В спектрах Лариссы, Галатеи и колец они обнаружили особенности, совместимые с филлосиликатами, богатыми магнием. На Земле и других телах Солнечной системы такие минералы образуются при химическом изменении горных пород в результате взаимодействия с жидкой водой.
Современные Ларисса и Галатея плохо подходят для такого процесса. Их размеры невелики, а температура внутри недостаточно высока, чтобы жидкая вода могла длительное время существовать и взаимодействовать с породами. При этом в исследованных спектрах не обнаружили признаков водяного льда на поверхностях этих спутников.
Исследователи предполагают, что обнаруженные минералы могли образоваться не внутри нынешних Лариссы и Галатеи. По одной из рассматриваемых версий, эти спутники и часть колец Нептуна содержат фрагменты значительно более крупных тел, существовавших вблизи планеты на ранних этапах истории Солнечной системы. Внутри таких спутников могло выделяться достаточно тепла для существования жидкой воды, которая взаимодействовала с горными породами и приводила к образованию богатых магнием филлосиликатов.
Подобные процессы происходили и на других крупных телах Солнечной системы. Например, следы взаимодействия пород с водой обнаружены в материалах, связанных с Церерой и некоторыми крупными астероидами главного пояса. Если древние спутники Нептуна действительно были достаточно крупными, они могли иметь дифференцированное внутреннее строение, при котором различные вещества распределялись по слоям.
После разрушения такого спутника его внутреннее вещество могло остаться на орбите Нептуна. Со временем часть обломков могла объединиться в новые небольшие спутники, а другая часть — сформировать или пополнить систему колец. В этом случае Ларисса и Галатея могли бы сохранять материал, который первоначально находился глубоко внутри гораздо более крупных небесных тел.
Однако спектроскопические данные сами по себе не позволяют восстановить первоначальную структуру системы спутников Нептуна. Для объяснения возможного разрушения древних спутников исследователи рассматривают ещё один необычный объект — Тритон.
Тритон содержит более 99 процентов общей массы спутников Нептуна и движется по ретроградной орбите, то есть в направлении, противоположном вращению планеты. Такая орбита считается одним из главных аргументов в пользу того, что Тритон сформировался не вместе с Нептуном, а позднее был захвачен его гравитацией.
Наиболее распространённая версия предполагает, что первоначально Тритон был объектом пояса Койпера. После захвата Нептуном его орбита в течение некоторого времени могла значительно отличаться от нынешней. Гравитационные взаимодействия Тритона с уже существовавшими спутниками могли нарушить стабильность всей системы.
В результате такие взаимодействия могли привести к столкновениям и разрушению части древних спутников. Образовавшиеся обломки затем могли сформировать некоторые из нынешних внутренних спутников Нептуна и его кольца. Обнаруженные James Webb минералы на Лариссе и Галатее согласуются с таким сценарием, хотя сами по себе не доказывают его.
Авторы рассматривают и альтернативное объяснение. Филлосиликаты могли происходить из внутренних областей другого крупного объекта пояса Койпера, который был разрушен после сближения с Нептуном. В таком случае обнаруженный материал не обязательно связан с древними спутниками планеты.
Дополнительные аргументы в пользу существования у Нептуна более древней системы спутников может предоставить Нереида — третий по размеру спутник планеты. Другие наблюдения James Webb показали, что её поверхность богата водяным льдом и отличается по составу от изученных до сих пор объектов пояса Койпера.
Это различие может указывать на то, что Нереида сформировалась или находилась в составе системы спутников Нептуна ещё до захвата Тритона. Если такая интерпретация подтвердится, она будет согласовываться с картиной, в которой появление Тритона стало причиной масштабной перестройки первоначальной системы спутников планеты.
Таким образом, обнаружение минералов на Лариссе и Галатее может быть свидетельством того, что современные малые спутники Нептуна частично состоят из вещества давно разрушенных более крупных тел. Однако пока остаётся неизвестным, были ли эти тела древними спутниками Нептуна или отдельными объектами, пришедшими из внешних областей Солнечной системы. Для проверки этих сценариев потребуются дополнительные спектроскопические наблюдения и более подробное изучение состава спутников и колец Нептуна.
Исследование в журнале Science Advances.