Спутники Юпитера сами согревают друг друга

В системе Юпитера известно почти 80 спутников, включая четыре крупнейших — и крайне необычных. Так, слабые колебания Европы показывают, что где-то глубоко под ее ледяной поверхностью колышется жидкий океан. А ее соседка Ио проявляет самую сильную вулканическую активность во всей Солнечной системе. Наличие подповерхностных океанов подозревают и у других спутников. Все это указывает, что недра спутников достаточно горячи, несмотря на не слишком большие размеры, удаленность от Солнца и миллиарды лет, в течение которых они рассеивали тепло в космос.

Считается, что энергию для их нагревания обеспечивает громадная масса «материнской» планеты. Двигаясь в неоднородном гравитационном поле Юпитера, спутники испытывают воздействие приливных сил. Внутренние движения вещества вызывают трение, в результате выделяется тепло. Однако авторы новой работы, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, показали, что за большую часть разогрева ответственен не Юпитер, а спутники-соседи.

«Это может удивить, ведь луны настолько меньше Юпитера. Трудно ожидать, что они будут вызывать столь мощный приливный эффект», — говорит Хэмиш Хэй (Hamish Hay), один из авторов работы. Однако благодаря резонансу даже слабая сила может произвести колоссальный эффект. Как и любая система, океаны имеют определенные резонансные моды колебаний, и если внешнее приливное воздействие происходит с подходящей частотой, они могут быстро набирать силу.

Ключевой фактор, определяющий резонансные моды океана, — его глубина. Расчеты показывают, что приливные силы Юпитера могли бы создавать резонансные колебания только в том случае, если бы океаны его спутников были совсем неглубоки, порядка пары сотен метров. Однако считается, что их глубина достигает десятков и сотен километров. Для того чтобы вызвать резонанс в таких водоемах, требуется участие гравитации соседних лун.

Хэмиш Хэй и его соавторы показали, что их вклад позволяет вызывать мощные приливные волны в океанах нужной глубины. Такие волны и деформации вещества способны вызывать разогрев недр юпитерианских спутников и удерживать их от окончательного остывания и превращения в мертвые и неподвижные миры.