Нептун – далекая и плохо изученная планета Солнечной системы. Разумеется, его спутники тем более составляют проблему для исследования. Тритон был открыт недавно – в 1846 году астрономом Уильямом Ласселом. С тех пор о луне удалось узнать совсем немного. Большая часть, и одновременно наиболее ценная, сведений была собрана аппаратом Вояджер 2 во время его быстрого пролета около Нептуна в 1989 году. Был определен состав поверхности Тритона – в основном водяной лед, с небольшими добавками азота, метана и диоксида углерода. Плотность тела, вместе с тем, высока, что указывает на твердое ядро в центре. Такие условия – твердое ядро, близость газового гиганта (пусть и не самого гигантского), большое количество воды – благоприятны для существования под поверхностью Тритона океана.

Странник из пояса Койпера

Среди всех спутников Солнечной системы Тритон выделяется своей орбитой: он движется по ней в обратную по сравнению с вращением Нептуна сторону. Условия образования Солнечной системы не благоприятствовали появлению таких спутников. Планеты образовывались из одного газопылевого диска, обращающегося вокруг Солнца, и получили вращение в одну и ту же сторону. Это же относится и к их спутникам. Тритон, обращающийся в другую сторону, таким образом, не мог образоваться около Нептуна. Он был захвачен его гравитационным полем позже. Такое событие, показавшееся бы сенсацией сейчас, во времена молодой Солнечной системы было обычным явлением. Система еще не была устойчивой, тела сталкивались или меняли орбиты очень часто. Тритон скорее всего образовался в поясе Койпера, где по какой-то причине (скорее всего столкновение) его орбита начала снижаться, пока его не поймало гравитационное поле планеты. Сразу после захвата Тритон должен был оказаться на высокоэллиптической орбите. Такая орбита приводит к значительным приливным силам, которые, с одной стороны, вызывают трение, приводящее к потере энергии и уменьшению эксцентриситета, а с другой стороны, переводят кинетическую энергию вращения в тепловую, нагревая спутник. В это время под поверхностью Тритона вполне мог образоваться океан благодаря растапливанию льда, которым так богат Тритон.

Нагрев изнутри

Трение, вызванное приливными силами – не единственный источник тепла внутри небесного тела. Радиоактивный распад тоже вносит свой вклад, и хотя он обычно невелик, но зато действует очень долго – после того, как орбита стала почти круговой и приливные силы ослабли. Сейчас энергия, получаемая Тритоном за счет распада, в несколько раз превышает энергию, получаемую от приливов. Этого тепла, впрочем, недостаточно для поддержания крупного океана под поверхностью Тритона. Но здесь в игру вступает более тонкий эффект. Приливы сильнее действуют на пограничный слой воды, нежели на ее толщу, подогревая то место, где она соприкасается со льдом поверхности. Это создает своего рода подушку – дополнительное тепло поступает именно туда, где нужно остановить замерзание океана. «Хотя концентрация приливного тепла внизу ледяной корки была известна некоторое время назад, наша работа, я считаю, первая, в которой удалось показать, что именно это контролирует замерзание или поддержание подземного океана, – говорит Шашвата Хье-Маюмде, сотрудник Университета Мериленда. – Радиоактивный нагрев, тем временем, нагревает тело равномерно, и потому не имеет такого диспропорционального влияния».

Поддержание океана

Момент, когда Тритон был захвачен гравитационным полем Нептуна и время, понадобившееся на уменьшение эксцентриситета почти до нули неизвестны. Но именно эта информация – эволюция орбиты Тритона – очень важна для определения возможности существования под поверхностью тела океана, причем как его образования, так и его поддержания до сегодняшнего дня. В любом случае, даже если океан еще есть, он намного меньше, чем был когда-то. Ледяная корка Тритона все время увеличивается (если она еще не максимальна и океана нет), это, в свою очередь, меняет эффект приливных сил на сдерживание замерзания. Чем толще ледяная корка, тем хуже для приливных сил. В предельном случае, трение практически не согревает полностью твердый Тритон, смещение его слоев равномерно нагревает тело. «Я думаю, что вероятность существования богатого аммиаком океана на Тритоне велика, – говорит Хье-Маюмде. – Но есть несколько пробелов в наших знаниях о настоящем и прошлом Тритона, осложняющих прогноз». К примеру, не известен размер твердого ядра Тритона. Чем оно больше, тем больше тепла дает радиоактивность. Состав потенциального океана тоже имеет большое значение. Современные исследования показывают, что ледяные тела Солнечной системы обычно богаты аммиаком. Если в океане Тритона много аммиака, то его температура замерзания падает, что позволяет поддерживать жидкий океан, который на Земле замерз бы.

Жизнь в океане

Подземные океаны на телах Солнечной системы – главные места поисков внеземной жизни. Среди таких кандидатов традиционно лидирует Европа, и Тритон намного менее вероятный кандидат, но все же не невозможный. Аммиак, понижающий температуру замерзания воды (возможно, до -97 градусов Цельсия), делает потенциальный океан Тритона потенциально более обитаемым. Однако биохимические реакции в таких условиях замедляются, а значит, замедляется и эволюция. Однако не Земле некоторые существа поддерживают реакции при температуре до -103 градусов Цельсия. Также не стоит сбрасывать со счетов жизнь, основанную не на углероде, а, например, на кремнии. Впрочем, о такой жизни нам пока ничего неизвестно, и даже если она есть на Тритоне, та недалеко от нас, мы еще долго о ней не узнаем.