|
Снег на Европе может идти снизу вверх
|
|
|
|
Значительная часть ледяной коры спутника Юпитера Европы может образоваться из ледяных кристаллов, формирующихся в толще переохлажденной воды под ледяным покровом. Спутник Юпитера Европа — вероятно, самое интересное для астробиологов небесное тело Солнечной системы. Европа немного меньше земной Луны, но в отличие от нее, обладает поверхностью из водяного льда, под которой скрывается океан жидкой воды глубиной около ста километров.
|
|
|
|
Наличие океана подо льдом Европы можно считать установленным достаточно надежно. На поверхности почти отсутствуют метеоритные кратеры, зато на ней в изобилии видны трещины, разломы и регионы «хаотического ландшафта», состоящие из раздробленных, перемешанных и смерзшихся ледяных блоков. Недра Европы получают мощный приливный разогрев (как у соседнего спутника Ио, хотя и в меньшей степени), а значит, на океаническом дне должны извергаться вулканы, снабжающие океан питательными веществами и источниками энергии — необходимыми условиями обитаемости.
|
|
|
На поверхности Европы царит мороз от минус 160 до минус 220 градусов, и поэтому толщина ледяной скорлупы составляет не меньше нескольких километров. Исследование подледного океана будет весьма непростой задачей, и на первом этапе ученые собираются отправить в систему Юпитера аппарат Europa Clipper, который изучит Европу и другие спутники Юпитера путем многочисленных близких пролетов.
|
|
|
|
Одной из его целей станет изучение ледяной оболочки Европы с помощью радара. Возможности этого метода довольно существенно зависят от состава льда. Примесь соли затруднит проникновение радиоволн, а если оболочка не очень толстая, и состоит из чистого льда, — возможно, удастся просветить ее насквозь.
|
|
|
|
В недавнем исследовании ученые из Техасского Университета под руководством Натали Вольфенбаргер (Natalie S. Wolfenbarger) предположили, что оболочка может содержать меньше солей, чем предполагалось, и причиной тому — подводный снег, который в океане Европы может идти снизу вверх.
|
|
|
|
На Земле ледяной покров над морями растет в основном за счет намерзания воды снизу, на границе льда и воды. В антарктических морях был замечен еще один механизм, увеличивающий толщину льда — «снег» из переохлажденной воды, скапливающийся подо льдом.
|
|
|
|
Какие явления могут вызывать такой подводный «снегопад»? Температура замерзания воды понижается под давлением — примерно на градус за каждые 130 атмосфер. В земных океанах это соответствует увеличению глубины на 1300 метров, а подо льдом Европы — примерно на 10 километров. На дне Марианской впадины и океана Европы давления почти одинаковы – глубина первой в десять раз меньше, но гравитация на Земле в семь раз больше, чем на Европе. Поэтому соленая вода на самом дне замерзает при температуре почти на десять градусов ниже ноля.
|
|
|
|
Кроме того, вода подвержена адиабатическому разогреву и охлаждению — изменению температуры при скачках давления и отсутствии теплообмена с окружающей средой. Благодаря меньшей сжимаемости ее температура изменяется не так сильно, как у воздуха в насосах и компрессорах, но при больших изменениях давления этот процесс становится заметным: коэффициент составляет примерно один градус на 400 атмосфер (4 километра на Земле, 30 километров на Европе).
|
|
|
|
Большие объемы воды, всплывая или погружаясь, не успевают перемешаться с окружающими водами и изменяют свою температуру, а вода, поднимающаяся с большой глубины, может оказаться переохлажденной сразу по двум причинам: за счет адиабатического охлаждения при декомпрессии, и исходной температуры, если она была ниже точки замерзания у поверхности. Часть переохлажденной воды замерзает, образуя очень чистый игольчатый лед — шугу. Этот лед всплывает и присоединяется к ледяной толще у поверхности.
|
|
|
|
Ученые показали, что ледяная кора, образующаяся при равномерном замерзании, например за счет постепенного остывания недр спутника, будет состоять в основном из намерзшего льда. Если же ледяная оболочка подвержена истончениям, например под действием тектоники, вулканических извержений или неравномерности солнечного прогрева, то новый лед в истонченной области будет образовываться за счет «перевернутого снегопада».
|
|
|
|
На Европе ледяной покров очень динамичен. Помимо прочего, он несколько раз целиком переворачивался, скользя по океану, и экваториальные области с чуть более мощным солнечным прогревом и тонким льдом оказывались у полюсов. Поэтому «подводный снегопад» может вносить значительный вклад в образование нового льда.
|
|
|
|
Таким образом, часть ледяной оболочки Европы может содержать во много раз меньше солей, чем предполагалось ранее. Это усложняет задачу ученых: с одной стороны, чистый лед проще «просветить» радаром на большую глубину, а с другой — содержание солей на поверхности Европы высоко. Оно может быть простым следствием сублимации льда с поверхности, а может и отражать состав льда, образовавшегося при прямом замерзании воды, поднявшейся к поверхности в трещинах и хаотических ландшафтах.
|
|
|
|
Ледяная скорлупа Европы, скорее всего, очень неоднородна — где-то толстая, где-то тонкая, где-то соленая, а где-то чистая — и для детального ее изучения могут понадобиться более мощные и гибкие радары. С другой стороны, это облегчает работу будущих астробиологов: бурные процессы в ледяной коре могут транспортировать недавно замерзшую воду из океана к самой поверхности, где ее образцы гораздо легче изучать.
|
|
|
|
Источник
|
