|
До скрытого океана Европы будет сложно добраться
|
|
|
|
Европа, один из ледяных спутников Юпитера, давно привлекает внимание ученых из-за того, что может скрываться под ее замерзшей оболочкой: глобальный океан жидкой воды. Этот скрытый океан сделал Европу одним из самых привлекательных мест в Солнечной системе для изучения условий, которые могут поддерживать жизнь. Но новое исследование, проведенное ученым из Ратгерского университета Лужендрой Оджхой, предполагает, что один из наиболее перспективных способов добраться до океана Европы может быть гораздо сложнее, чем считалось ранее.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, Оджха и его коллеги использовали компьютерное моделирование, чтобы проверить, может ли жидкая вода из глубокого океана Европы подниматься через трещины во льду и накапливаться в неглубоких резервуарах ближе к поверхности. Такие резервуары, если они существуют, могут быть легче обнаружены или взяты пробы для будущих миссий, чем океан, погребенный далеко под поверхностью.
|
|
|
|
«Загадка, которую мы хотели разгадать, заключалась в том, действительно ли это путешествие возможно», — сказал Оджа, доцент кафедры наук о Земле и планетах в Школе искусств и наук Ратгерского университета. «Может ли жидкая вода подняться из глубокого океана Европы к поверхности, не замерзнув по пути?»
|
|
|
|
Их вывод: путь из глубокого океана к неглубокому льду, вероятно, гораздо сложнее, чем предполагали ученые.
|
|
|
|
|
|
|
«Есть ледяная оболочка, есть вода под ней, и существует множество предположений о том, как эта вода может подняться из глубоких подземных слоев и пройти весь путь вверх, не замерзнув по пути», — сказал Оджа. «Именно это, как нам кажется, мы опровергли».
|
|
|
|
Это открытие имеет важное значение для будущих исследований Европы. Если под поверхностью спутника будут обнаружены неглубокие скопления жидкой воды, они не обязательно будут содержать воду из глубокого океана Европы. Вместо этого они могли образоваться локально, из льда, который растаял внутри самой оболочки.
|
|
|
|
Это различие имеет значение. Ученые интересуются Европой, потому что жидкая вода, химический состав и энергия — все это необходимые компоненты для поиска обитаемых сред за пределами Земли. До мелководного резервуара было бы легче добраться, чем до глубоководного океана. Но если этот резервуар не связан с океаном, он может не раскрыть, что происходит в самой интригующей среде Европы.
|
|
|
|
Эта работа проводится в то время, когда две крупные космические миссии направляются к системе Юпитера. Миссия НАСА Europa Clipper, запущенная в октябре 2024 года, должна прибыть к Юпитеру в апреле 2030 года, где она будет вращаться вокруг планеты и совершит 49 близких пролетов мимо Европы.
|
|
|
|
Миссия Европейского космического агентства Jupiter Icy Moons Explorer, известная как JUICE, запущенная в апреле 2023 года, должна прибыть к Юпитеру в июле 2031 года.
|
|
|
|
Ожидается, что вместе эти миссии предоставят ученым гораздо более детальное представление о ледяной оболочке Европы, составе поверхности и возможной подповерхностной воде. Радарный прибор космического аппарата Europa Clipper может помочь ученым определить, существуют ли неглубокие резервуары и какова их структура.
|
|
|
|
Трещины могут замерзать слишком быстро
|
|
|
|
Под чрезвычайно холодной поверхностью Европы может находиться глобальный океан, поскольку мощная гравитация Юпитера постоянно сжимает и растягивает спутник, генерируя внутреннее тепло, которое удерживается вышележащей ледяной оболочкой.
|
|
|
|
Исследование сосредоточено на дайках, узких трещинах или разломах, которые теоретически могут позволить воде из океана подниматься вверх сквозь лед. Эта идея чем-то похожа на то, как расплавленная порода может перемещаться через трещины на Земле, прежде чем подпитывать вулканическую активность. На ледяных мирах этот процесс известен как криовулканизм, или вулканизм, включающий лед и воду, а не расплавленную породу.
|
|
|
|
Оджа сказал, что это сравнение полезно только до определенного момента.
|
|
|
|
«Лед и жидкая вода принципиально отличаются от лавы и вулканов, которые мы видим здесь, на Земле», — сказал он. «Я думаю, здесь не хватает некоторых фундаментальных физических принципов, и поэтому я хотел это исследовать».
|
|
|
|
Одна из таких недостающих составляющих, по словам Ойхи, — это турбулентность. Более ранние модели часто рассматривали воду, поднимающуюся сквозь лед Европы, как движущуюся относительно упорядоченным образом. Но моделирование, проведенное под руководством Ратгерского университета, предполагает, что вода, вероятно, будет двигаться быстро и турбулентно через трещины, смешиваясь с холодными стенками трещин и быстро теряя тепло в окружающий лед.
|
|
|
|
«Эта вода, которая будет подниматься, будет турбулентной, — сказал Ойха. — Она будет двигаться влево и вправо, вверх и вниз, будет иметь вихревое движение. И когда это произойдет, эта жидкая вода будет очень быстро охлаждаться по мере приближения к поверхности».
|
|
|
|
По мере охлаждения вода может стать переохлажденной, то есть оставаться жидкой даже после того, как ее температура опустится ниже нормальной температуры замерзания. В таких условиях могут образовываться мельчайшие кристаллы льда, называемые шугой, которые накапливаются и забивают проход.
|
|
|
|
Моделирование показывает, что узкие трещины могут замерзнуть в течение нескольких часов. Более широкие трещины могли бы содержать больше воды в идеализированных условиях, но турбулентность делает эти сценарии гораздо менее благоприятными. Исследователи обнаружили, что для того, чтобы доставить достаточно воды для образования некоторых поверхностных особенностей Европы, трещины должны быть нереалистично длинными или встречаться в большом количестве.
|
|
Более прочный барьер, чем ожидалось
|
|
|
|
В результате мы получили картину Европы, на которой мелководье, если оно присутствует, может иметь иное происхождение, чем надеялись многие ученые. Вместо того чтобы подниматься непосредственно из океана, вода может образовываться в результате локального нагрева и таяния внутри ледяной оболочки.
|
|
|
|
«Наша работа предполагает, что ледяная оболочка Европы может быть более прочным барьером между океаном и поверхностью, чем предполагалось ранее», — сказал Оджа. «Это поможет будущим миссиям интерпретировать полученные данные и лучше понять, где искать признаки обитаемости».
|
|
|
|
Источник
|
