Тритон — один з найдивніших супутників Сонячної системи. Він рухається у зворотному напрямку відносно обертання Нептуна, і серед великих супутників планет це унікальний випадок. Саме цей ретроградний рух наводить на думку, що Тритон не народився разом з Нептуном, а прийшов ззовні — колись це була карликова планета з далекого Поясу Койпера, яку гравітація Нептуна захопила й перетворила на супутник. Новий випуск дослідження, опубліковане в Nature Astronomy, ставить питання: що ця бурхлива історія означає для внутрішньої будови Тритона, і чи міг цей супутник мати власне магнітне поле.
Тритон — сьомий за розміром супутник Сонячної системи, лише на 25% менший за Місяць. Про нього відомо небагато: єдиний близький візит людства — це проліт станції Voyager 2 у 1989 році. Тоді апарат зафіксував сильно іонізовану азотну атмосферу та азотні гейзери — темні смуги на поверхні, помітні на знімках. За межами гейзерів поверхня Тритона виглядає рівною, майже без кратерів, що свідчить про її регулярне оновлення. Температура на поверхні — близько -235°C (38 кельвінів), одна з найнижчих у Сонячній системі.
Захоплення як джерело тепла
Саме історія захоплення, на думку авторів, могла розігріти Тритон зсередини. Щойно потрапивши в полон Нептуна, супутник рухався по сильно витягнутій, нахиленій орбіті. З часом, взаємодіючи з іншими тілами системи Нептуна, орбіта Тритона поступово округлилася. Цей процес супроводжувався втратою орбітальної енергії, яка перетворювалася на тепло всередині супутника.
Автори вважають, що цього тепла могло вистачити для розплавлення заліза в надрах Тритона. А розплавлене, конвектуюче залізо — саме той матеріал, що на Землі генерує магнітне поле в ядрі планети. Крім того, внутрішнє нагрівання могло розтопити й воду, перетворивши Тритон на потенційний океанічний світ — супутник з підповерхневим рідким океаном.
Як може працювати динамо Тритона
Магнітне поле народжується з динамо — руху електропровідної рідини, що генерує електричні струми. Конвекція, яка живить динамо, може бути теплового або композиційного типу. Теплова конвекція — це те, що відбувається на Землі: гаряча рідина піднімається, охолоджується, ущільнюється і знову опускається. Композиційна конвекція влаштована інакше: менш щільний матеріал піднімається, зазнає змін, стає щільнішим і знову опускається, а на його місце піднімається нова порція легшого матеріалу.
Дослідники змоделювали три граничні сценарії, що залежать від початкової кількості сірки в надрах Тритона. У сценарії з високим вмістом сірки сульфід заліза відділяється від решти залізного розплаву, витісняючи щільне залізо вниз; те, що опускається, у свою чергу виштовхує наверх рідину, збагачену сіркою, — типова композиційна конвекція. В іншому варіанті залізо замерзає й твердне зверху, холодне залізо опускається до ядра і знову нагрівається — це теплова конвекція. Третій сценарій описує зростання залізного ядра, яке виштовхує сірку в рідину; сірка піднімається, а щільніша, багата на залізо рідина опускається на її місце.
Найімовірніше, реальна ситуація на Тритоні є комбінацією цих трьох крайніх випадків. Автори також розглянули менш імовірні сценарії, за яких магнітне поле взагалі не виникає. Але загалом їхні моделі показують: описана конвекція здатна створити магнітне поле силою приблизно 1 мікротесла. Для порівняння, магнітне поле Землі становить близько 50 мікротесла.
Важливе уточнення: уся ця модель працює лише за умови, що Тритон справді є захопленим тілом — а це, як вважають більшість дослідників, і сталося. Якби Тритон сформувався безпосередньо навколо Нептуна з місцевого газу й пилу, він залишався б холодним і не зміг би підтримувати динамо.
Що заважає перевірити гіпотезу
Головна проблема — брак даних. Людство побувало біля Тритона лише один раз, понад тридцять років тому. Повторний візит допоміг би, але навіть тоді відрізнити динамо від океану буде непросто: магнітні поля, породжені внутрішнім динамо і індуковані рухом солоної води в підповерхневому океані, виглядають для приладів прольотного апарата майже однаково.
Певну підказку може дати вивчення іншого супутника — Ганімеда, найбільшого супутника Юпітера, для якого також підозрюють одночасно і підповерхневий океан, і власне динамо. У 2031 році місія JUICE, яка вже прямує до системи Юпітера з 2023 року, детально дослідить Ганімед. Розуміння того, як там співіснують океан і магнітне поле, може допомогти дослідникам розібратися і в устрої далекого нептунового супутника.
