Насколько большим может быть Гиперион и оставаться пористым?

tl;dr — Судя по всему, каменистые планеты могут иметь пористую кору до значительной глубины, ниже которой пористость заканчивается из-за литостатического давления покрывающих пород , в то время как более мелкие объекты, такие как Фобос, могут иметь значительные внутренние пустоты.

Судя по всему, спутник Сатурна Гиперион имеет пористую структуру.$>40\%$:

Гиперион — крупнейший из известных спутников Сатурна неправильной формы и единственный спутник, который, по наблюдениям, подвергается хаотическому вращению. Предыдущая работа идентифицировала поверхность Гипериона как отличную от других небольших ледяных объектов, но оставила причины нерешенными. Здесь мы сообщаем об изображениях с высоким разрешением, которые демонстрируют уникальный внешний вид губки в масштабе нескольких километров. Картирование показывает высокую поверхностную плотность относительно хорошо сохранившихся кратеров диаметром от двух до десяти километров. Мы также определили размер и массу Гипериона и рассчитали среднюю плотность как 544 ± 50 кг м ^-3 , что указывает на пористость >40 процентов. Высокая пористость может способствовать сохранению кратеров за счет минимизации количества образующихся или удерживаемых выбросов и, соответственно, может быть решающим фактором при создании этой необычной поверхности.

- «Гиперион похож на губку» (05 июля 2007 г.) [ссылки опущены]

Спутник Марса, Фобос , когда-то считался полым , хотя теперь его пористость оценивается в$30\% \pm5\% ,$что, по-видимому, предполагало большие внутренние пустоты:

[1] Мы сообщаем о независимых результатах двух подгрупп команды Mars Express Radio Science (MaRS), которые независимо проанализировали данные радиослежения Mars Express (MEX) с целью последовательного определения гравитационного притяжения спутника Фобоса на космическом корабле MEX, и отсюда и масса Фобоса. Новые значения гравитационного параметра (GM = 0,7127 ± 0,0021 × 10–3 ^{км 3 /с 2} ) ^и плотности ^Фобоса (1876 ± 20 кг/м ³) дают значимые новые ограничения на соответствующий диапазон пористости тела (30% ± 5%), дают основу для улучшенной интерпретации внутренней структуры. Мы заключаем, что внутренняя часть Фобоса, вероятно, содержит большие пустоты. Применительно к различным гипотезам о происхождении Фобоса эти результаты противоречат предположению о том, что Фобос — захваченный астероид.

– «Точное определение массы и природа Фобоса» (07.05.2010)

По-видимому, лунная кора Земли имеет расчетную пористость, варьирующуюся от$10\%$к$20\%$, хотя он падает вокруг$10\, \mathrm{km}$к$20\, \mathrm{km}$вниз из-за « литостатического давления вскрышных пород » :

Миссия Лаборатории восстановления гравитации и внутренних дел (GRAIL) предоставляет гравитационные данные беспрецедентно высокого разрешения. Гравитационный сигнал в зависимости от топографии уменьшается со 100 км до 30 км длины волны, что эквивалентно однородной плотности земной коры 2450 кг/м ³ , что на 100 кг/м ³ меньше плотности, необходимой на высоте 100 км. Чтобы объяснить такое частотно-зависимое поведение, мы вводим модели уплотнения горных пород под действием литостатического давления, которые дают радиально-слоистую пористость (и, следовательно, плотность), и изучаем степень пористости по глубине. Наше моделирование и анализ подтверждают утверждение, что плотность земной коры должна изменяться от поверхности к глубине до 500 кг/м ³ . Мы обнаружили, что поверхностная плотность мегаголита составляет около 2400 кг/м ^{3 .}с начальной пористостью 10–20 %, причем на глубине 10–20 км эта пористость устраняется за счет литостатического давления пород. Наши модели стратифицированной плотности обеспечивают улучшенное соответствие как первичным, так и расширенным данным миссии GRAIL.

- «Глобальные характеристики пористости и стратификации плотности в лунной коре по данным гравитации GRAIL и топографическим данным лазерного альтиметра Lunar Orbiter» [PDF] (26 марта 2014 г.)

И относительно недавнее (2017 г.) исследование предполагает, что кора Марса может быть похожа на земную луну с точки зрения плотности / пористости:

Ученые НАСА обнаружили доказательства того, что кора Марса не такая плотная, как считалось ранее, и это может помочь исследователям лучше понять внутреннюю структуру и эволюцию Красной планеты.

Более низкая плотность, вероятно, означает, что по крайней мере часть коры Марса относительно пористая. Однако на данный момент команда не может исключить возможность другого минерального состава или, возможно, более тонкой корки.

«Кора — это конечный результат всего, что произошло в истории планеты, поэтому более низкая плотность может иметь важные последствия для формирования и эволюции Марса», — сказал Сандер Гуссенс из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Гуссенс является ведущим автором статьи в Geophysical Research Letters, описывающей эту работу.

Исследователи нанесли на карту плотность марсианской коры, оценив среднюю плотность в 2582 килограмма на кубический метр (около 161 фунта на кубический фут). Это сопоставимо со средней плотностью лунной коры. Обычно кора Марса считается не менее плотной, чем океаническая кора Земли, которая составляет около 2900 кг на кубический метр (около 181 фунта на кубический фут).

- «Новая карта гравитации предполагает, что у Марса есть пористая кора» (13 сентября 2017 г.)

Тогда что касается Земли, вот график плотности:
$\hspace{50px}$,
показывая, что внезапный скачок плотности под земной корой на границе раздела Мохо . Предположительно любая значительная пористость имеет тенденцию заканчиваться на этой границе.

В «Физических параметрах планетарных спутников» перечислены плотности многих меньших тел Солнечной системы, из которых можно вывести диапазоны пористости для меньших тел, хотя пористость не указана напрямую.

Существуют пределы того, насколько большим может быть тело, не будучи «круглым». Пределы зависят от того, из каких материалов состоит объект. Для ледяного объекта размер около 400 км, для скального ближе к 600 км. Обратите внимание, что Гиперион в основном состоит из льда и имеет ширину около 135 км в самом широком измерении.