Хотите получать важные новости науки?
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
7 февраля
Андрей Папиш
891

«Рассол» и «ледовую кашу» назвали возможными источниками материала в гейзерах на Энцеладе

5.3

Планетологи давно пытаются понять, откуда гейзеры на одном из ледяных спутников Сатурна Энцеладе черпают воду. Конкурируют две гипотезы: либо из глобального подповерхностного океана луны, либо она возникает при трении «тигровых полос» — четырех трещин, замеченных на поверхности спутника. Новая термодинамическая модель планетологов, опирающаяся на поведение морской воды и ледников, показала новый вероятный источник материала для гейзеров — это зона, где вода состоит в двух агрегатных состояниях.

Выбросы гейзеров на Энцеладе
Изображение южнополярных шлейфов, выброшенных гейзерами Энцелада. Собрано по двум четким отфильтрованным фотографиям, сделанным аппаратом «Кассини» 21 ноября 2009 года / © NASA/JPL-Caltech/SSI/Kevin M. Gill

Космический аппарат «Кассини», пролетая систему Сатурна в 2005 году, зафиксировал необычную активность на южном полюсе одного из спутников газового гиганта: из-подо льда небольшой (500 километров) луны Энцелада вырывались струи паров воды. Гейзеры извергаются из четырех параллельных разломов, прозванных тигровыми полосами. Тогда астрономы открыли на спутнике предполагаемый океан жидкой и соленой воды.

Однозначного ответа на вопрос о том, откуда берутся струи гейзеров, нет. Есть две гипотезы: либо вода черпается напрямую из подповерхностного океана в минуты, когда приливное действие раскрывает трещины «тигровых полос», либо образуется при трении ледяных створок, опять же, из-за приливных сил.

Первое предположение считается наиболее вероятным, поскольку подтверждает наличие океана на Энцеладе, а извергаемый в космос лед содержит соли, в то время как ледяная оболочка спутника считается пресной.

Схема кашеобразной области вокруг тигровых полос Энцелада (слева) и состава оболочки Энцелада, демонстрирующая трение при ударном скольжении вдоль разлома «тигровой полосы». При сдвиговом нагреве на разломе образуется кашеобразная зона соленой воды вокруг кристаллов льда, которая является источником жидкости гейзера. Более темные цвета за пределами кашеобразной зоны качественно соответствуют более высокому ожидаемому содержанию соли (справа) / © Geophysical Research Letters, Colin R. Meyer et al.

Но при каких обстоятельствах выбросы гейзеров могут оставаться солеными без связи с глобальным океаном Энцелада? Такую задачу недавно решили планетологи из США, Франции и Великобритании. Их двухмерная модель предполагает, что на границе вода-лед есть прослойка, где вода существует в твердой и жидкой фазах одновременно. Такая область объясняет разнородный состав шлейфа от этих извержений, долетающего до кольца Е Сатурна, оно предпоследнее по расстоянию от центра планеты. Новое исследование опубликовал журнал Geophysical Research Letters.

Разнородность гейзерных выбросов, вызывающая вопросы, состоит в том, что выброшенные в космос зерна льда как соленые, так и бессолевые. Еще в их составе присутствуют метан, углекислый газ, молекулярный водород, а также водяной пар и органика. Именно эти вещества создают из ледяного Энцелада кандидата на обитаемость. Правда, как показали свежие модели, ее выброс вовне крайне маловероятен, океан луны, скорее всего, разделен на слои. И, возможно, «Кассини» ошибся, изучая состав шлейфа. А может, обнаруженная тогда органика вовсе не от спутника Сатурна.

Каньоны на ледяной поверхности Энцелада крупным планом в представлении художника — оригинальное фото с воздуха над Гранд-Каньоном в Аризоне, США / © Wikimedia Commons, Kevin Gill.

Тем не менее одновременное присутствие как соленых, так и пресных льдин, выброшенных гейзерами Энцелада, указывает на неоднородную среду, напоминающую, например, замерзание морской воды возле ледников. Специалисты смоделировали температурный режим, наиболее вероятный для зоны соприкосновения жидкой энцеладовой воды с ледяной оболочкой, а также рассчитали соленость океана и льда (потенциально там много поваренной соли NaCl). Область воспроизводили в отдельно взятой трещине «тигровых полос».

Пограничная зона представляет собой «ледовую кашу», где вода находится в двух агрегатных состояниях: жидком и твердом. Резервуар этой воды, по мысли исследователей, может располагаться внутри ледяного панциря спутника. Приливные силы вызывают трение между стенами трещин. В результате плавится лед, и, согласно термодинамической модели авторов статьи, так образуется разнородный «рассол». Холодная доля оседает на дно, а более теплая и пресная поднимается ближе к трещинам.

Стоит сказать, что морская вода замерзает при минус 1,8 °C, а пресная — при нуле. Таким образом, соль скапливается в нижней части «ледовой каши». Вследствие такой циркуляции при раскрытии трещин наружу выбрасывается поток двухфазной воды спутника. Механизм, когда гейзеры черпают жидкую и твердую воду из смеси «ледовой каши» и «рассола», как отмечают специалисты, объясняет разнородный состав шлейфа, а объемы расчетных извержений соответствуют наблюдаемым — 300 килограммов в секунду. По словам планетологов, количество материала в резервуарах ничтожно мало по сравнению с объемом океана Энцелада, который составляет приблизительно 20 миллионов кубических километров.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор специализируется на популяризации биологии и палеонтологии. Пишет о поведении животных, необычных находках древнего мира. Интересуется всем, что летало, бегало и формировалось миллионы лет.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 10:56
ПНИПУ

С наступлением летней жары так и тянет окунуться в прохладную воду реки или озера. И такое решение может быть небезопасным! Эксперты Пермского Политеха рассказали, от чего водоемы становятся мутными и грязными, почему нельзя купаться рядом с утками и мостами, что находят в запрещенных для отдыха местах, какие инфекции можно подхватить и как не заболеть после купания.

Позавчера, 12:53
Юлия Тарасова

Анализ свыше миллиона фрагментов из выступлений в датском парламенте показал, что с приходом в правительство политики начинают изъясняться менее простым и понятным людям языком. Причины тенденции автор исследования увидел в обязанностях, которые накладывает правительственная должность.

Позавчера, 20:07
Юлия Тарасова

Прошлые исследования показали, что татуировки могут быть способом самовыражения и отражать определенные черты личности их обладателей. Но насколько верно судят окружающие о владельцах нательных рисунков, исходя из их внешнего вида? Результаты нового исследования продемонстрировали, что подобные выводы часто бывают ошибочными.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

25 июня
Елена Авдеева

Состояние паралича, в которое впадают разные виды животных, хорошо известно и задокументировано. Обычно оно считается защитной реакцией в случае опасности, но никаких доказательств этому до сих пор нет. Особенно загадочным остается поведение обитателей океана, притворяющихся мертвыми. Ученые проверили существующие объяснения этого эффекта и сделали неожиданные выводы.

25 июня
Evgenia Vavilova

Квантовые спиновые жидкости (КСЖ) обещают ученым развитие в областях квантовых вычислений и передачи энергии без потерь. В них магнитные моменты частиц теоретически не должны упорядочиваться даже при охлаждении до абсолютного нуля температур.

17 июня
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно