Ледяная оболочка Европы может оказаться более прочным барьером, чем считалось

Фото из открытых источников

Подповерхностный океан спутника Юпитера Европы долгое время занимал первое место в списке желаемых мест для астробиологов как место для поиска жизни за пределами Земли. Но новое исследование, проведенное ученым из Ратгерского университета, предполагает, что добраться до этого океана — или даже увидеть его признаки вблизи ледяной поверхности — может оказаться гораздо сложнее, чем ожидалось. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

«Многие ледяные спутники, включая Европу, обладают подповерхностными океанами под своей ледяной оболочкой», — заявили исследователь из Ратгерского университета Лужендра Оджха и его коллеги из Университета Джонса Хопкинса и Дартмутского колледжа.

Предполагается, что жидкая вода из глубоководных районов океана Европы поднимается по дамбам и образует мелководные пороги.

Подобные резервуары могут создавать временные пригодные для жизни среды и могут быть напрямую связаны с формированием различных поверхностных особенностей Европы.

Однако вопрос о том, могут ли дамбы перенести достаточное количество воды из глубоководного океана Европы для образования этих мелководных резервуаров, остается недостаточно изученным.

В ходе исследования ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы проверить, может ли жидкая вода из глубокого глобального океана Европы подниматься через трещины в ледяной оболочке спутника и скапливаться в более мелких резервуарах — в таких местах будущие космические аппараты смогут обнаружить или взять пробы с большей вероятностью, чем в самом океане, который может находиться на глубине десятков километров под землей.

«Загадка, которую мы хотели разгадать, заключалась в том, действительно ли это путешествие возможно», — сказал Оджха. «Может ли жидкая вода подниматься из глубоководного океана Европы к поверхности, не замерзая по пути?»

Ученые обнаружили, что вода, поднимающаяся через трещины во льду, движется турбулентно, а не плавно, закручиваясь и перемешиваясь у холодных стенок трещин и быстро теряя при этом тепло.

Такое быстрое охлаждение может привести к тому, что вода останется ниже своей нормальной точки замерзания, сохраняя при этом жидкое состояние, что позволит образоваться мельчайшим кристаллам льда, называемым шугой, и засорить канал.

Результаты моделирования показали, что узкие трещины могут закрыться в течение нескольких часов, а еще более широкие должны быть нереально длинными или чрезвычайно многочисленными, чтобы доставить достаточно воды вверх и объяснить некоторые особенности поверхности Европы.

Полученные результаты ставят под сомнение сравнения, часто проводимые с вулканической активностью на Земле.

Хотя криовулканизм — движение воды и льда, а не расплавленной породы — сравнивают с земным вулканизмом, физические принципы этих явлений не совсем совпадают, поскольку лед и жидкая вода ведут себя совсем иначе, чем лава.

«Лед и жидкая вода принципиально отличаются от лавы и вулканов, которые мы видим здесь, на Земле», — сказал Оджха. «Мне кажется, здесь не хватает некоторых фундаментальных физических принципов, поэтому я хотел это исследовать».

Последствия выходят за рамки теории. Если под поверхностью Европы действительно существуют неглубокие скопления жидкой воды, они могут быть вовсе не связаны напрямую с глубоким океаном, а образовываться локально по мере таяния льда внутри оболочки.

Это осложнило бы попытки использовать мелководье в качестве индикатора химического состава и пригодности океана для жизни.

«Наша работа предполагает, что ледяная оболочка Европы может представлять собой более прочный барьер между океаном и поверхностью, чем считалось ранее», — сказал Оджха. «Это помогает будущим миссиям интерпретировать полученные данные и лучше понимать, где искать признаки обитаемости».