Ученые думают, что разгадали тайну странного вращающегося ледяного панциря Европы

Европа — самый гладкий твердый объект в Солнечной системе благодаря толстой ледяной оболочке. Тем не менее, под своей гладкой поверхностью четвертый по величине спутник Юпитера, похоже, таит в себе секреты, а именно глубокий соленый океан с интригующим потенциалом для инопланетной жизни.

Этот океан делает Европу главной целью научных исследований, в том числе двух отдельных к Юпитеру в течение следующих двух лет будут отправлены орбитальные аппараты.

И хотя для прибытия любого зонда потребуется несколько лет, ученые уже проливают свет на Европу другими способами, собирая информацию из наблюдений в телескоп, предыдущие полеты зондов, лабораторные эксперименты и компьютерное моделирование.

В новом исследовании исследователи из Лаборатории реактивного движения (JPL) Калифорнийского технологического института в США и Университета Хоккайдо в Японии использовали суперкомпьютеры НАСА для исследуйте менее известную особенность Европы: почему ледяная оболочка вращается быстрее, чем внутренняя часть?

Согласно их исследованию, несинхронное вращение поверхности может быть вызвано океанскими течениями, толкающими снизу. Это большое открытие, объясняет ведущий автор и исследователь Лаборатории реактивного движения Хэмиш Хэй, который сейчас работает в Оксфордском университете; это открытие может дать новые подсказки о том, что там происходит.

«До этого из лабораторных экспериментов и моделирования было известно, что нагревание и охлаждение океана Европы может вызывать течения», — говорит Хэй. «Теперь наши результаты подчеркивают связь между океаном и вращением ледяной оболочки, которая ранее никогда не рассматривалась».

Иллюстрация Замерзшая поверхность Европы с маячащим в небе Юпитером. (Джон С. Ховард/НАСА)

Ледяная оболочка плавает в океане Европы, поэтому она может вращаться независимо от остальной части Луны, включая океан, скалистый интерьер и металлическое ядро. Ученые давно подозревали это, но силы, управляющие вращением оболочки, оставались загадочными.

Европа подвержена приливным изгибам Юпитера, который искажает луну своим мощным гравитационным притяжением. Это колоссальное перетягивание каната вызывает трещины в ледяной оболочке Европы и, вероятно, генерирует часть тепла мантии и ядра.

Считается, что вместе с тепловой энергией, высвобождаемой в результате радиоактивного распада, это тепло из недр Европы увеличивается. через океан к замерзшей поверхности, как кастрюля с водой, нагреваемой на плите.

В сочетании с вращением Европы и другими факторами этот вертикальный температурный градиент должен подпитывать довольно мощные океанские течения.

И, согласно оценкам исследования, эти течения могут быть достаточно мощными, чтобы сдвинуть глобальную ледяную скорлупу над головой. Никто точно не знает, насколько толста оболочка, но оценки колеблются от 15 до 25 километров (15 миль).

Хотя ученые знали, что ледяная оболочка Европы, вероятно, вращается сама по себе, они сосредоточились на гравитационном действии Юпитера. влияние в качестве движущей силы.

«Для меня было совершенно неожиданно, что то, что происходит в циркуляции океана, может быть достаточно, чтобы повлиять на ледяную оболочку. Это было огромным сюрпризом», — говорит соавтор исследования и Ученый из проекта Europa Clipper Роберт Паппалардо из Лаборатории реактивного движения НАСА.

«Идея о том, что трещины и гребни, которые мы видим на поверхности Европы, могут быть связаны с циркуляцией океана под ней, геологи обычно не принимают во внимание. думаю: «Может быть, это делает океан», — добавляет он.

Исследователи использовали суперкомпьютеры НАСА для создания сложной симуляции океана Европы, позаимствовав методы, которые использовались для моделирования океанов на Земле.

Эти модели позволяют глубже изучить циркуляцию воды на Европе, в том числе то, как На эти закономерности влияет нагрев и охлаждение океана.

Ключевым направлением исследования было сопротивление, или горизонтальная сила океана, толкающая лед над собой. Принимая во внимание сопротивление в своих симуляциях, исследователи обнаружили, что некоторые более быстрые течения могут создавать сопротивление, достаточное для ускорения или замедления вращения ледяного панциря Европы.

Хотя этот эффект зависит от скорости течений, отмечают исследователи Внутренний нагрев Europa может меняться со временем. Это может привести к соответствующему изменению скорости океанских течений, что, в свою очередь, приведет к более быстрому или медленному вращению ледяной оболочки.

Помимо того, что это поможет нам понять Европу, это исследование может быть применимо и к другим океаническим мирам, считают исследователи. указать, где особенности поверхности могут дать подсказки о водах, скрытых внизу.

«И теперь, когда мы знаем о потенциальной связи внутренних океанов с поверхностями этих тел, мы можем узнать больше об их геологической истории по мере а также Европы», — говорит Хэй.

Космический аппарат ESA Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) планируется запустить в апреле 2023 года, чтобы начать путешествие для изучения трех больших спутников Юпитера, несущих океаны: Ганимеда, Каллисто, и Европа.

В конце 2024 года НАСА планирует запустить свой орбитальный аппарат Europa Clipper, который совершит почти 50 облетов с близкого расстояния, чтобы исследовать потенциальную обитаемость Луны. По словам авторов нового исследования, с его помощью можно даже точно измерить, насколько быстро вращается ледяной панцирь Европы.

Исследование опубликовано в JGR Planets.