Что, если океанские течения влияют на вращение ледяной коры Европы?
Европа, один из четырех галилеевых спутников Юпитера, похоже, скрывает океан под своей ледяной поверхностью. Однако есть одна особенность: похоже, что ледяная внешняя оболочка спутника плавает, вращаясь с другой скоростью, чем океан внизу и каменистая внутренняя часть.
На протяжении десятилетий ученые связывали это с гравитационным притяжением Юпитера, который, казалось, сильнее притягивает кору спутника и заставляет ее вращаться быстрее.
Теперь команда под руководством Хамиша Хэя, исследователя из Оксфордского университета, провела новое моделирование геологических особенностей Европы. Результаты показывают, что подземные течения океанской воды могут толкать ледяной панцирь, ускоряя и замедляя его вращение с течением времени.
Роберт Паппалардо из JPL, соавтор исследования и научный сотрудник проекта Europa Clipper, сказал:
Для меня было совершенно неожиданно, что происходящее в океанической циркуляции может достаточно повлиять на ледяной панцирь. Это был большой сюрприз.
Используя методы, разработанные для изучения океана Земли, исследователи с помощью суперкомпьютеров НАСА построили крупномасштабные модели океана Европы. Затем они изучили, как циркулирует вода и как нагрев и охлаждение влияют на это движение.
Ученые считают, что внутренний океан Европы нагревается снизу, за счет радиоактивного распада и приливного нагрева внутри каменистого ядра. Подобно тому, как нагревается вода в кастрюле на плите, горячая вода Европы поднимается к вершине океана.
Ключевым элементом исследования был расчет сопротивления - горизонтальной силы, которую оказывает океан спутника на находящийся над ним лед. Включив сопротивление в свои моделирования, исследователи смогли определить, что если течения достаточно быстрые, то сопротивление льда может быть достаточным для ускорения или замедления скорости вращения оболочки. Количество внутреннего нагрева - и, следовательно, характер циркуляции в океане - может меняться со временем, потенциально ускоряя или замедляя вращение вышележащего ледяного панциря.
Исследования показывают, что сила океанического течения и его сопротивление ледяному щиту могут даже объяснить некоторые геологические процессы, наблюдаемые на поверхности Европы. Трещины и хребты могут быть результатом того, что ледяная оболочка медленно растягивается и разрушается со временем, когда ее толкают и тянут океанские течения.
С помощью измерений, собранных предстоящей миссией НАСА Europa Clipper, можно будет точно определить скорость вращения ледяной оболочки. Когда ученые сравнят изображения, полученные Europa Clipper, со снимками, сделанными в прошлом миссиями Galileo и Voyager, они смогут изучить положение геологических объектов на поверхности и определить, изменилось ли положение ледяной оболочки спутника с течением времени.
Запуск Europa Clipper, который сейчас находится на стадии сборки и испытаний в JPL, запланирован на 2024 год. Космический аппарат начнет движение по орбите Юпитера в 2030 году и будет использовать свои самые современные приборы для сбора научных данных во время 50 пролетов над Европой.
Цель миссии - определить, есть ли на Европе с ее глубоким внутренним океаном условия, которые могут быть пригодны для жизни. Детальное исследование поможет ученым лучше понять астробиологический потенциал пригодных для жизни миров за пределами нашей планеты.