Сдвиги льдов на Европе производят много тепла

Спутник Юпитера Европа находится под постоянным гравитационным "натиском". При движении Европы по орбите её ледяная поверхность смещается и погружается вглубь под действием гравитации Юпитера, что приводит к выделению тепла в количествах, достаточных, как считают ученые, для формирования подповерхностного океана из жидкой воды.

Теперь эксперименты, проведенные геофизиками из Брауновского и Колумбийского университетов, оба научных учреждения США, во главе с Кристиной МакКарфи из Колумбийского университета, демонстрируют, что этот процесс, называемый приливным рассеянием, может приводить к выделению в ледяной коре Европы значительно их количеств тепла, чем предполагали ученые. Эта работа может в конечном счете помочь ученым точнее определить толщину ледяной коры Европы.

Команда МакКарфи в лабораторных экспериментах подвергала образцы льда в специальном аппарате воздействию циклической нагрузки, подобной той нагрузке, вызываемой гравитацией Юпитера, которая действует на ледяную кору Европы. Когда нагрузку попеременно прикладывают и снимают, образец сначала деформируется, а затем частично восстанавливает форму. Измеряя задержку между моментом приложения нагрузки и моментом, в который достигается деформация льда до заданной степени, МакКарфи может рассчитать количество рассеянного внутри образца тепла.

Эксперименты привели к удивительным результатам. Согласно современным моделям большая часть тепла рассеивается в коре Европы при трении между собой зерен льда, то есть основное рассеяние тепла происходит на границах зерен. Это означает, что средний размер зерен влияет на количество рассеянного тепла. Однако в опытах, проведенных МакКарфи, выяснилось, что размер зерен не оказывает влияния на количество тепла, генерирумое в процессах деформации льда, следовательно, границы зерен льда основными источниками тепла не являются.

Отсюда вытекает, что основным источником тепла в процессах деформации льда являются дефекты кристаллической решетки, возникающие при приложении или снятии нагрузки. Эти дефекты, как показано в исследовании, приводят к выделению существенно большего количества тепла, по сравнению с выделением, ожидаемым на границах зерен.

Исследование опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.