«Вебб» знайшов на супутниках Нептуна глину: чи є вони уламками давніх крижаних світів

Результат виявився неочікуваним: замість переважно водяного льоду, характерного для багатьох тіл зовнішньої частини Сонячної системи, спектри показали ознаки магнійвмісних філосилікатів .

Це важлива підказка з двох причин:

• глинисті мінерали утворюються за участю рідкої води протягом тривалого часу ;
• у спектрах супутників і кілець водяного льоду не виявили .

Крім того, філосилікати раніше не знаходили за межами Юпітера . Отже, матеріал, який сьогодні опинився на поверхні цих малих супутників, найімовірніше, походить із глибин значно більших батьківських тіл. Ті могли мати достатньо внутрішнього тепла, щоб розтопити лід і запустити хімічні реакції, унаслідок яких утворюється глина .

Тритон і давня катастрофа

Ця знахідка пов’язана з давньою загадкою системи Нептуна. Тритон — найбільший супутник планети — рухається по ретроградній, тобто «зворотній», орбіті: у напрямку, протилежному обертанню Нептуна .

Таку орбіту вважають ознакою того, що Тритон, імовірно, не сформувався біля Нептуна, а був захоплений його гравітацією після того, як утворився в іншій частині Сонячної системи. Дослідники пов’язують його походження з поясом Койпера — віддаленою областю за орбітою Нептуна, де розташовані численні крижані тіла, зокрема Плутон .

Згідно з основною гіпотезою, коли Тритон опинився під владою гравітації Нептуна на ранньому етапі історії Сонячної системи, його масивний гравітаційний вплив зруйнував первісну систему великих крижаних супутників. До цього вони могли обертатися навколо Нептуна у звичних для супутників напрямку — по прямій, або проградній, орбіті .

Як уламки перетворилися на сучасні супутники

Після руйнування частина уламків залишилася на орбіті планети. Згодом гравітація зібрала їх докупи, і з цього матеріалу могли повторно сформуватися невеликі внутрішні супутники — зокрема Лариса, Галатея та Протей .

Оскільки ці тіла значно менші за своїх можливих попередників, вони вже не могли накопичити достатньо тепла для плавлення льоду та утворення нових глинистих мінералів. Натомість вони успадкували матеріал із внутрішніх шарів зруйнованих великих супутників .

Це може пояснити, чому JWST побачив глину, але не лід: під час катастрофи первісні крижані оболонки могли бути втрачені, а на поверхні уламків залишився оброблений водою матеріал із глибин батьківських тіл .

Є й інше пояснення

Захоплення Тритона — провідна гіпотеза, але не єдина. За альтернативним сценарієм, глинисті мінерали могли з’явитися через припливне розривання великого диференційованого тіла з поясу Койпера — об’єкта, за розмірами порівнянного з Плутоном, який підійшов надто близько до Нептуна й був розірваний його гравітацією .

Обидва сценарії ведуть до спільного висновку: матеріал на сучасних внутрішніх супутниках і в кільцях Нептуна, ймовірно, походить із глибини об’єкта, набагато більшого за них самих .

Що це змінює в розумінні Нептуна

Якщо гіпотеза підтвердиться, внутрішні супутники Нептуна не можна буде вважати недоторканими залишками первісної планетної системи. Вони радше є вцілілими фрагментами після масштабної перебудови, яка змінила все супутникове оточення крижаного гіганта .

Подібні процеси могли відбуватися й біля інших планет-гігантів, зокрема Урана та Сатурна. Тому спостереження JWST можуть стати своєрідною моделлю для пошуку слідів давніх зіткнень і руйнувань у їхніх супутникових системах .

Головний результат дослідження полягає не лише у виявленні незвичних мінералів. Інфрачервоний телескоп допомагає вченим відновлювати події, що відбувалися мільярди років тому, за хімічними слідами на невеликих і слабко освітлених тілах зовнішньої Сонячної системи .