Поверхность ледяных лун Юпитера и Сатурна оказалась экстремально пористой

У Юпитера и Сатурна имеется множество крупных спутников, некоторые из которых по диаметру превосходят Меркурий. Ганимед и Титан, например, больше этой планеты земной группы. Наличие подледных океанов делает их приоритетными целями для научных миссий. Однако новое исследование показывает, что посадка на такие луны может быть сопряжена с серьезными трудностями.

Неожиданно низкая тепловая инерция

Изучив скорость изменения температуры на поверхности этих тел, ученые пришли к выводу, что их тепловая инерция очень мала. Это означает, что ночная сторона остывает, а дневная нагревается быстрее, чем ожидалось для обычного льда. Основываясь на этих данных, астрономы рассчитали плотность верхних слоев спутников.

Для крупных лун Юпитера, таких как Ганимед и Каллисто, верхний слой толщиной в десяток миллиметров оказался водным льдом с пористостью около 85 процентов. Его плотность сопоставима с пенопластом. Даже на глубине в метр пористость не опускается ниже 50–70 процентов, что по механическим свойствам напоминает плотный снег, а не привычный лед.

Сложности для посадочных аппаратов и планетоходов

Несмотря на крайне рыхлую структуру, провалиться глубоко аппаратам мешает низкая гравитация — не более 1/7 земной. Однако тяжелые роботизированные платформы могут столкнуться с проблемами. При посадке на безатмосферных телах используются ракетные двигатели, и их раскаленные газы способны выдувать пористый лед из-под опор, делая его еще менее прочным. Это требует увеличения площади опор и расстояния между ними.

Аналогичные сложности возникнут и при передвижении планетоходов. Колесные аппараты на льду с плотностью снега могут буксовать и застревать — подобная проблема уже приводила к потерям луноходов и марсоходов. Гусеничная техника также под вопросом: пористый лед может набиваться между катками, лишая их подвижности. «Прыгающие» шасси, разрабатываемые для Луны, тоже могут увязать в рыхлом грунте.

Ситуация на лунах Сатурна еще радикальнее

На ледяных спутниках Сатурна пористость превышает 85 процентов на глубине уже в один метр и остается высокой (70–80 процентов) на больших глубинах. Это усугубляет проблемы не только с передвижением, но и с бурением — при попытке добраться до подледных океанов рыхлый лед может обрушиваться в скважину.

Причины различий между лунами Юпитера и Сатурна пока не ясны. Моделирование показывает, что разная сила тяжести не может объяснить столь разную плотность. Остается неопределенным и то, на какой глубине происходит уплотнение, и какова его природа. Исследователи предполагают, что высокая пористость может быть следствием постоянной бомбардировки микрометеоритами, разрушающими поверхность.