Согласно новым данным исследователей из Стэнфордского университета, Университета Аризоны, Техасского университета и Лаборатории реактивного движения НАСА, некоторые извержения могут происходить не из глубины океанов Европы, а из-за водяных карманов, встроенных в саму ледяную оболочку.
Используя изображения, полученные с космического корабля НАСА Galileo, исследователи разработали модель, чтобы объяснить, как сочетание замораживания и повышения давления может привести к криовулканическому извержению или всплеску воды. Результаты, опубликованные ноябрь. 10 в Geophysical Research Letters, имеют значение для обитаемости нижележащего океана Европы и могут объяснять извержения на других ледяных телах Солнечной системы.
Предвестники жизни?
Ученые предположили, что огромный океан, спрятанный под ледяной корой Европы, может содержать элементы, необходимые для поддержания жизни. Но если не считать отправки подводного аппарата на Луну для исследования, трудно сказать наверняка.
Это одна из причин, по которой шлейфы Европы вызвали такой большой интерес: если извержения происходят из недр океана, элементы могут быть легче обнаружены космическим кораблем, подобным тому, который запланирован для предстоящей миссии НАСА Europa Clipper.
Но если шлейфы берут начало в ледяной оболочке Луны, они могут быть менее благоприятными для жизни, потому что поддерживать химическую энергию для поддержания жизни там труднее. В этом случае шансы обнаружить обитаемость из космоса уменьшаются.
«Понимание того, откуда берутся эти водные шлейфы, очень важно для понимания того, смогут ли будущие исследователи Европы действительно обнаружить жизнь из космоса, не исследуя океан Европы», – сказал ведущий автор Грегор Стейнбрюгге, научный сотрудник Стэнфордской школы Земли по энергетике.
И науки об окружающей среде (Stanford Earth).
Исследователи сосредоточили свой анализ на Мананнане, кратере шириной 18 миль на Европе, который образовался в результате столкновения с другим небесным объектом несколько десятков миллионов лет назад. Рассуждая, что такое столкновение вызвало бы огромное количество тепла, они смоделировали, как таяние и последующее замерзание водяного кармана внутри ледяной оболочки могло вызвать извержение воды.
«Комета или астероид, врезавшийся в ледяной панцирь, по сути, был большим экспериментом, который мы используем для построения гипотез для проверки», – сказал соавтор Дон Бланкеншип, старший научный сотрудник Института геофизики Техасского университета (UTIG) и главный исследователь. радара для оценки и зондирования Европы: от океана до поверхности (REASON), который будет летать на Europa Clipper. "Группа полярных и планетарных наук в UTIG в настоящее время занимается оценкой способности этого инструмента проверять эти гипотезы."
Модель показывает, что по мере того, как вода Европы превратилась в лед на более поздних стадиях удара, на поверхности Луны могли образоваться очаги воды с повышенной соленостью. Кроме того, эти карманы с соленой водой могут мигрировать вбок через ледяной панцирь Европы, таяя соседние области менее солоноватого льда, и, следовательно, в процессе становятся еще более солеными.
«Мы разработали способ, которым водяной карман может перемещаться вбок, и это очень важно», – сказал Штайнбрюгге. "Он может двигаться по температурным градиентам, от холода к теплу, а не только вниз, под действием силы тяжести."
Соленый водитель
Модель предсказывает, что когда мигрирующий солевой карман достиг центра кратера Мананнан, он застрял и начал замерзать, создавая давление, которое в конечном итоге привело к образованию шлейфа, высота которого, по оценкам, превышала милю. Извержение этого шлейфа оставило отличительный след: паучье пятно на поверхности Европы, которое было обнаружено с помощью изображений Galileo и включено в модель исследователей.
«Хотя шлейфы, образовавшиеся в результате миграции солевого кармана, не могут дать прямого представления об океане Европы, наши результаты показывают, что ледяной панцирь Европы очень динамичен», – сказала соавтор исследования Джоана Войгт, научный сотрудник Университета Аризоны в Тусоне.
Относительно небольшой размер шлейфа, который может образоваться на Мананнане, указывает на то, что ударные кратеры, вероятно, не могут объяснить источник других, более крупных шлейфов на Европе, которые были предположены на основе данных Хаббла и Галилео, говорят исследователи. Но процесс, смоделированный для извержения Мананнана, может произойти и на других ледяных телах – даже без столкновения.
«Миграция солевого кармана не всегда применима к европейским кратерам», – сказал Фойгт. "Вместо этого механизм может дать объяснения другим ледяным телам, где существуют температурные градиенты."
В исследовании также представлены оценки того, насколько соленой может быть замерзшая поверхность и океан Европы, что, в свою очередь, может повлиять на прозрачность ее ледяной оболочки для радарных волн. Расчеты, основанные на изображениях, полученных с Галилео с 1995 по 1997 год, показывают, что океан Европы может быть примерно на одну пятую менее соленым, чем океан Земли – фактор, который повысит способность радиолокационного зонда миссии Europa Clipper собирать данные из его недр.
Полученные данные могут обескураживать астробиологов, надеющихся, что извергающиеся шлейфы Европы могут содержать ключи к разгадке способности внутреннего океана поддерживать жизнь, учитывая то, что шлейфы не обязательно связаны с океаном Европы.
Однако новая модель предлагает понимание сложных особенностей поверхности Европы, которые подвержены гидрологическим процессам, притяжению силы тяжести Юпитера и скрытым тектоническим силам внутри ледяной луны.
«Это делает неглубокую поверхность – сам ледяной панцирь – гораздо более захватывающим местом для размышлений», – сказал соавтор Дастин Шредер, доцент кафедры геофизики в Стэнфорде. "Это открывает совершенно новый взгляд на то, что происходит с водой у поверхности."