Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной - Робин Джордж Эндрюс

моем докладе прозвучит предположение, что гора Райт – это криовулкан». Вскоре к ней присоединилась гора Пиккард, еще один возможный ледяной вулкан на Плутоне.

Опять же, извержений ни из одного из этих ледяных дворцов никогда не наблюдалось. Возможно, это просто причудливо выглядящие глыбы с очень любопытно расположенными ударными кратерами на вершинах. Конечно, они ходят как утки, но говорят ли они как утки? Адин Дентон, планетолог из Университета Пердью, говорит мне, что большинство ученых смотрят на эти горы и говорят: «Это должен быть вулканизм, верно? Как еще можно построить что-то настолько большое?» Другие могут возразить: «Но как вы можете быть в этом уверены?» Ответ следующий: «Ну, если у вас нет идеи получше, то это вулкан».

Серьезная проблема, помимо отсутствия реальных извержений ледяной лавы, заключается в том, что законы физики делают существование ледяных вулканов маловероятным.

Представьте, что у вас есть стакан воды и вы бросаете в него несколько кубиков льда. Твердые формы большинства материалов погружаются в жидкие, потому что твердые вещества плотнее жидких. Но лед играет не по правилам. Его молекулы не сжаты, а расположены довольно далеко друг от друга. Лед менее плотный, чем вода, и поэтому кубики льда плавают в ваших напитках.

Горячая жидкая магма менее плотная, чем окружающая ее твердая магма. Вот почему она поднимается и почему она может извергаться. Но! «Криовулканизм на данный момент – очень спорная идея, потому что заставить воду подниматься сквозь лед практически невозможно, – говорит Дентон. – Она просто не захочет этого делать». Если гора Райт – ледяной вулкан, то расплавленному льду необходимо преодолеть примерно 100 километров через толстую ледяную оболочку Плутона, чтобы извергнуться на поверхность. «Это значительное расстояние для воды, верно?» – продолжает размышлять Дентон.

Лопес указывает на серию лабораторных экспериментов, проведенных в 1990-х годах, в которых водяной лед смешивали с аммиаком. Ученые показали, что при температуре глубокой заморозки, как на Плутоне, можно получить текучее вязкое вещество – нечто вроде ледяной лавы. «Я помню, как в телевизионном интервью я пытался описать этот феномен, а ведущий сказал: “О, вы имеете в виду что-то вроде замороженного напитка из фруктового сока с кусочками льда!”» Может быть, именно это и есть ледяной вулкан: гора, извергающая потоки фруктового льда, воняющие высохшей кошачьей мочой.

Не знаю точно, что произойдет, если вы упадете в ледяную лаву, но запах – это точно не самое страшное. При погружении вода в вашей коже, мышцах и органах замерзнет и расширится, расщепив каждую клетку и разорвав вас изнутри, а также превратив вас в мрачную статую, которая готова расколоться на части. Тепло вашего тела может также резко испарить часть криолавы на составляющие ее газы. Ни вы, ни лава этого столкновения не переживете.

Как бы причудливо это ни звучало, криолавы, вероятно, действительно существуют, но никто еще не смог выяснить, как они могут извергаться и создавать целые горы. «Я думаю, что такое и правда возможно», – говорит Дентон. Несмотря на свои сомнения, она все-таки надеется, что пики, выкованные вулканическими льдами, существуют в реальности. Причины «очень эгоистичны»: концепция криовулканизма – это просто круто. Кто бы не хотел, чтобы ледяные вулканы существовали?

Криовулканизм – от ледяных гейзеров, наблюдаемых на Энцеладе, а также на спутнике Юпитера Европе и спутнике Нептуна Тритоне, до очень похожих на вулканы ледяных гор Цереры, Титана и Плутона – «определенно существует», как говорит Лопес. Но поскольку у ученых так мало данных с этих холодных, темных и одиноких окраин Солнечной системы, где Солнце – всего лишь небольшое пятнышко света в бескрайней ночи, ледяной вулканизм в значительной степени остается тайной за семью печатями. В настоящее время работа криовулканолога на полный рабочий день не представляется возможной.

«К этой проблеме очень трудно подступиться, потому что у нас нет четкого представления о том, какие физические процессы стоят за криовулканами», – говорит Дентон. Мы не знаем, что поддерживает ледяную магму в жидком состоянии на всех этих миниатюрных мирах в течение миллионов, если не миллиардов лет. Аммиак может действовать как приличный антифриз [29], газовые карманы [30] под ледяной корой могут поддерживать жидкость внизу достаточно теплой, а приливный нагрев, несомненно, тоже должен местами выручать.

В 2020 году ученые, изучающие наблюдения Dawn за Церерой, придумали еще один возможный способ существования ледяных вулканов. Это любимый всеми планетологами запасной вариант – большой объект врезается в другой объект. Мне рассказал об этом Андреас Натуэс, специалист по планетам и кометам из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка в Германии и член научной группы Dawn. Церера в основном темная, но на ней есть пятна, хорошо отражающие свет, которые, по-видимому, состоят из солей натрия. Лучший способ объяснить, откуда взялись эти пятна, – ледяной вулканизм: криолавы извергаются на поверхность, лед испаряется под воздействием солнечного света, газы улетучиваются в космос, а солевые кристаллы остаются на поверхности, словно призраки былых извержений.

Но откуда берутся все эти запасы криолавы? Авторы серии статей [31], опубликованных в 2020 году, попытались ответить на этот вопрос, обратив внимание на кратер Оккатор размером с город, где находятся самые большие и яркие пятна карликовой планеты. Этот шрам появился на теле Цереры 22 миллиона лет назад, и, как любой мощный удар, он должен был произвести много тепла – в данном случае недостаточно, чтобы расплавить скалистую часть коры, но более чем достаточно, чтобы превратить мелкий лед в кашу. Этот удар также отколол несколько километров поверхности Цереры, раздробив более глубокие части коры и ослабив давление на карманы расплавленного льда под ней.

Более мелкая плавильная камера – по сути, резервуар криомагмы – сформировалась за счет энергии самого удара. Благодаря этим удобным новым путям к поверхности криомагма стала подниматься наверх, в то время как гораздо более глубокий и объемный резервуар криомагматических вод подпитывал неглубокую камеру. Вода, возможно, и не захочет подниматься наверх сквозь лед, как говорит Натуэс, но тот же процесс, который, как считается, происходит на Энцеладе, может происходить и здесь. «И, как бутылка шампанского, если ее встряхнуть…» – говорит мне Натуэс и делает характерные движения руками, изображая, как шампанское вылетает из откупоренной бутылки. Все, что вам нужно, – это захваченный газ и космический вакуум, и этот вид криовулканизма прекрасно работает.

В большинстве случаев криолава сочилась медленно, как зубная паста, но в некоторых случаях она могла резко выплеснуться на поверхность. И когда ледяные фрагменты испарились и превратились в ничто, соль осталась, образовав на поверхности яркие пятна, которые и можно увидеть сегодня. Некоторые соли кажутся немного влажными,