Галилеевы спутники Юпитера разогревают друг друга

Галилеевы спутники
Галилеевы спутники на фоне Большого Красного Пятна Юпитера. Авторы и права: Galileo Project / Voyager Project / NASA’s Jet Propulsion Laboratory.

В процессе, называемом приливным нагревом, гравитационные толчки и притяжения со стороны галилеевых спутников Юпитера – Европы, Ганимеда, Ио и Каллисто – а также самого газового гиганта, растягивают и сдавливают спутники, что приводит к их нагреву. В результате некоторые из ледяных спутников могут обладать тёплыми океанами жидкой воды, скрытыми под ледяной коркой. Кроме того, в случае каменистого спутника Ио, приливной нагрев превращает породу в магму.

Исследователи планет ранее полагали, что Юпитер был ответственен за большую часть приливного нагрева жидких недр спутников, но доктор Хэмиш Хэй из Лаборатории реактивного движения НАСА и его коллеги обнаружили, что взаимодействия спутников между собой могут быть более значимыми для процесса нагрева, чем влияние Юпитера.

“Защита подземных океанов от замерзания требует тонкого баланса между внутренним нагревом и потерями тепла, и тем не менее у нас есть несколько свидетельств того, что Европа, Ганимед, Каллисто и другие спутники должны быть мирами-океанами”, – сказал соавтор исследования доктор Энтони. Трин, научный сотрудник лаборатории Луны и планет в Университете Аризоны.

Ио, ближайший к Юпитеру спутник, демонстрирует широко распространённую вулканическую активность, ещё одно следствие приливного нагрева, но с более высокой интенсивностью, чем та которую, вероятно, испытывают другие планеты земной группы.

Ио
Тень Ио на поверхности Юпитера, снятая зондом “Юнона” НАСА. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill / CC by 2.0.

В конечном счёте, исследователи хотят понять источник всего этого тепла, и как именно оно влияет на эволюцию и обитаемость миров, как в Солнечной системе, так и за её пределами.

“Это удивительно, потому что спутники намного меньше Юпитера”, – сказал доктор Хэй.

Вы не ожидаете, что они смогут создать такую ​​большую приливную силу. Всё дело тут в явлении, называемом приливным резонансом.

“Резонанс создаёт намного больше тепла. По сути, если вы толкнёте какой-либо объект или систему и отпустите, они будут колебаться с собственной частотой”, – пояснил доктор Хэй.

Если вы продолжаете толкать систему с правильной частотой, эти колебания становятся всё больше и больше, как если бы вы толкали качели.

Европа
Поверхность Европы; масштаб изображения – 1,6 километра на пиксель; север Европы находится справа. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / SETI Institute.

Если вы толкнёте качели в нужное время, они поднимутся выше, но если вы ошибётесь в выборе времени, то движение качелей будет замедлено.

Собственная частота каждого спутника зависит от глубины её океана.

“Учёные знали о данных приливных резонансах и ранее, но тогда они рассматривали приливы, вызванные Юпитером, которые могут создать резонансный эффект только в том случае, если океан очень тонкий, не более 300 метров, что маловероятно”, – сказал Хэй.

Когда приливные силы действуют на глобальный океан, они создают приливную волну на поверхности, которая в конечном итоге распространяется вокруг экватора с определённой частотой или периодом.

Согласно модели команды, влияние Юпитера само по себе не может создать приливы с нужной частотой, которые бы резонировали со спутниками, потому что их океаны слишком толстые.

Только когда исследователи добавили гравитационное влияние других спутников, они начали замечать приливные силы, приближающиеся к собственным частотам спутников.

Юпитер
Изображение Юпитера, составленное из четырёх снимков. Авторы и права: NASA Juno Kevin M. Gill.

Когда приливы, создаваемые другими объектами в спутниковой системе Юпитера, соответствуют собственной резонансной частоте каждого спутника, эти тела начинают испытывать больший нагрев, чем тот, который был бы в случае приливов, вызванных только Юпитером, и в самых крайних случаях это может привести к таянию льда или камня внутри спутников.

Чтобы спутники испытали приливный резонанс, их океаны должны иметь толщину от десятков до сотен километров, что находится в диапазоне текущих оценок учёных. Тем не менее, есть некоторые оговорки в отношении новых результатов: модель предполагает, что приливные резонансы никогда не становятся слишком экстремальными.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.