СТРАННАЯ ФИЗИКА ПОД ЛЕДЯНЫМИ ЛУНАМИ
Исследования, проведенные группой ученых под руководством Макса Рудольфа из Калифорнийского университета в Дэвисе, раскрывают захватывающие аспекты физики, связанных с поверхностями ледяных лун, таких как Мимас и Энцеладус. Эти небесные тела, кажущиеся мертвыми, на самом деле могут скрывать под своей ледяной коркой обширные океаны.
ЛЕДЯНАЯ КОРОЧКА И ОКЕАНЫ
Луна Мимас, являющаяся одним из спутников Сатурна, выглядит как безжизненная сфера с кратерами, включая один громадный кратер, похожий на Звезду Смерти. Однако, несмотря на ее мертвое внешнее состояние, Мимас слегка колеблется во время орбиты, что указывает на наличие жидкой воды под ледяной коркой. Ученые установили, что ледяные оболочки в маленьких лунах могут таять снизу, что приводит к снижению давления и бурлению океана, однако не от тепла, а от разряжения.
Механизм этого процесса связан с тем, что лед занимает больший объем, чем жидкость. Когда лед на дне оболочки тает в более плотную жидкость, давление в океане падает. В случае небольших лун, таких как Мимас, Энцеладус и Миранда (спутник Урана), расчеты показывают, что давление может упасть до так называемой тройной точки воды, где сосуществуют лед, жидкость и пар. Эти миры нагреваются благодаря приливным силам своих родительских планет. Взаимодействие гравитационных сил приводит к колебаниям температуры и давлению.
ТАЙНЫ СУПЕРФИЗИКИ
Рудольф и его команда ранее исследовали, как утолщение ледяной оболочки происходит при замерзании воды. Поскольку замерзающая вода расширяется, растущий лед создает компрессионное давление, вызывающее трещины на поверхности. Это может объяснять, например, трещины «тигриные полосы» на Энцеладусе, которые выбрасывают водяной пар в космос из океана под ним. Но что происходит при утончении оболочки? Изображения с космического аппарата Voyager 2 показывают, что поверхность Миранды делится на отдельные области хребтов и обрывов, известных как корона. Бурление океана во время утончения ледяной оболочки может объяснять формирование этих драматических образований.
На более крупных лунах, таких как Титания, давление, снижающееся от тающего льда, могло бы легко расколоть ледяную оболочку до достижения тройной точки воды. Геология Титании указывает на периодические циклы утончения и последующего утолщения, где корка не достигает бурления.
ПОИСК ЖИЗНИ НА ИЦЕ
Эти ледяные луны, особенно Энцеладус, входят в число лучших кандидатов в Солнечной системе для поиска жизни. Понимание физических процессов, происходящих под их поверхностями, помогает определить, какие среды достаточно стабильны для возникновения жизни, а какие могут быть подвержены сильным фазовым переходам.
Несмотря на свою мертвую поверхность, Мимас представляет собой загадку. Если понижение давления во время утончения не приводит к трещинам в ледяной оболочке, океан может существовать, не оставляя следов на поверхности — скрытый мир воды, выглядящий как безжизненный камень.
Так же, как геология Земли раскрывает истории о ее четырехмиллиардной эволюции, поверхности ледяных лун рассказывают о циклах, сформированных не темами магмы и камней, а преобразованием воды из твердого состояния в жидкое и газ. Понимание этих инопланетных процессов помогает исследовать их истории и выявить, какие миры могут скрывать жизнь в своих темных, прессованных морях.
