Большая часть ледяной корки спутника Юпитера Европы могла возникнуть из кристаллов льда, создающихся в глубине переохлаждённой воды под ледяным слоем.
Спутник Юпитера Европа Европа — вероятно, самое интересное для астробиологов небесное тело Солнечной системы. Европа немного меньше земной Луны, но в отличие от неё обладает поверхностью из водяного льда, под которым скрывается океан жидкой воды глубиной около ста километров.
Наличие океана под льдом Европы можно считать установленным достаточно надежно. На поверхности почти отсутствуют метеоритные кратеры, зато в изобилии видны трещины, разломы и регионы хаотичного ландшафта из раздробленных, перемешанных и смерзшихся ледяных блоков.
Внутренности Европы активно нагреваются, подобно спутнику Ио, но слабее. Это должно вызывать извержения на дне океана, которые поставляют необходимые для жизни питательные вещества и энергию.
На поверхности Европы мороз достигает от минус 160 до минус 220 градусов, из-за чего толщина ледяной корки превышает несколько километров. Изучение подледного океана будет сложной задачей, и на первом этапе ученые планируют отправить в систему Юпитера аппарат Europa Clipper для изучения Европы и других спутников Юпитера с помощью многочисленных близких пролетов.
Среди его задач — изучение ледяной оболочки Европы с помощью радара. Эффективность этого метода сильно зависит от состава льда. Соляные примеси затруднят проникновение радиоволн, а если оболочка тонкая и состоит из чистого льда, возможно просвещение её насквозь.
В новом исследовании, проведенном учеными из Техасского университета под руководством Натали Вольфенбаргер, … предположилиОбнаружение указывает на возможность того, что оболочка планеты содержит меньше солей, чем считалось ранее. Причиной тому может быть подводный снег, поднимающийся от дна к поверхности океана Европы.
На Земле ледяной покров над морями увеличивается за счет намерзания воды снизу, на границе льда и воды. В антарктических морях замечен ещё один механизм, увеличивающий толщину льда — «снег» из переохлажденной воды, скапливающийся под льдом.
Какие явления могут спровоцировать подводный «снегопад»? Температура замерзания воды уменьшается под давлением — примерно на один градус каждые 130 атмосфер. В земных океанах это соответствует увеличению глубины на 1300 метров, а под льдом Европы — примерно на десять 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. По этой причине соленая вода на самом дне замерзает при температуре почти на десять градусов ниже нуля.
Помимо этого, вода подвержена адиабатическому нагреванию и охлаждению — изменению температуры при перепадах давления и отсутствии теплообмена с внешней средой. Из-за меньшей сжимаемости температура ее меняется не так резко, как у воздуха в насосах и компрессорах, но при больших изменениях давления этот процесс становится заметным: коэффициент… составляет Примерно каждый градус соответствует давлению около 400 атмосфер (глубине в 4 километра на Земле и 30 километров на Европе).
Огромные массы воды, поднимаясь или опускаясь, не успевают смешаться с окружающей массой и меняют температуру. Вода из глубин может оказаться переохлажденной по двум причинам: адиабатическое охлаждение при декомпрессии и исходная температура, если она была ниже точки замерзания у поверхности. Часть переохлажденной воды замерзает, создавая очень чистый игольчатый лед — шугу. Этот лед всплывает и соединяется с ледяным слоем у поверхности.
Ученые установили, что при равномерном замерзании, например при постепенном остывании глубин спутника, ледяная кора будет состоять преимущественно из намерзшего льда. В случае истончения ледяной оболочки, вызванного тектоническими процессами, вулканической деятельностью или неравномерным солнечным нагревом, новый лед в истонченных областях образуется за счёт «перевернутого снегопада».
На европейской территории ледяной покров крайне подвижен. В ходе этого процесса несколько раз полностью перевернулся, скользя по океану, и экваториальные регионы с более сильным солнечным прогревом и тонким льдом оказывались у полюсов. В связи с этим «подводный снегопад» может существенно способствовать образованию нового льда.
Часть ледяной оболочки Европы может содержать значительно меньше солей, чем считалось раньше. Это осложняет задачу учёных: чистый лед легче обнаруживать радаром на большую глубину, но содержание солей на поверхности Европы велико. Возможно, это следствие сублимации льда с поверхности, а возможно — отражение состава льда, образовавшегося при прямом замерзании воды, поднявшейся к поверхности в трещинах и хаотических ландшафтах.
Ледяная оболочка Европы, вероятно, неоднородна – местами толстая, местами тонкая, соленая и чистая. Ее детальное изучение может потребовать более мощных и универсальных радаров. Вместе с тем это упрощает работу астробиологов: бурные процессы в ледяной коре могут перемещать недавно замерзшую воду из океана к поверхности, где ее образцы станут доступны для анализа. гораздо легче изучать.