Европа — один из самых интригующих объектов в Солнечной системе. Под ее ледяной корой толщиной, по разным оценкам, от 15 до 25 км, скрывается глобальный океан жидкой воды. Он существует благодаря гравитационному воздействию Юпитера: гигант постоянно сжимает и растягивает спутник, генерируя внутреннее тепло, которое не дает океану замерзнуть. Наличие жидкой воды, химических элементов и источника энергии делает Европу одним из главных кандидатов на наличие жизни за пределами Земли.
Ученые давно предполагали, что вода из этого океана может подниматься по трещинам в ледяной коре и скапливаться в мелких резервуарах ближе к поверхности. Это было бы идеальным сценарием для будущих миссий: вместо того чтобы бурить десятки километров льда, можно было бы исследовать эти «мелкие» карманы. Но новое исследование, опубликованное в научном журнале Nature Astronomy, ставит этот сценарий под сомнение.
Группа под руководством Луджендры Оджхи из Ратгерского университета в США провела компьютерное моделирование того, как вода из океана могла бы подниматься по узким трещинам (дайкам) в ледяном панцире. Предыдущие модели предполагали, что вода движется упорядоченно и относительно медленно. Но исследователи учли эффект турбулентности — хаотичного перемешивания жидкости.
Их вывод: вода, поднимающаяся по трещине, будет двигаться быстро и хаотично, «метаясь» от стенки к стенке. Это приведет к тому, что она будет терять тепло в окружающий лед с огромной скоростью. При приближении к поверхности вода может переохладиться — остаться жидкой при температуре ниже точки замерзания. Но в таком состоянии она начинает образовывать крошечные кристаллики льда (фразиловый лед), которые накапливаются и закупоривают трещину.
Когда это происходит, жидкая вода очень быстро остывает по мере приближения к поверхности. Она будет двигаться влево-вправо, вверх-вниз, вращаться… и очень быстро остывать.
Модели показали, что узкие трещины могут замерзнуть за считанные часы. Более широкие трещины могли бы пропустить больше воды, но даже в этом случае турбулентность делает сценарий крайне неблагоприятным. Чтобы сформировать те поверхностные структуры, которые ученые наблюдают на Европе, трещины должны быть либо нереалистично длинными, либо их должно быть огромное количество.
Это означает, что если на Европе и есть мелкие резервуары воды, они, скорее всего, образовались не из глубокого океана, а локально — из-за таяния льда внутри самой коры (например, из-за локального нагрева). А значит, они не дадут нам информации о том, что происходит в главном океане спутника.
К Европе уже летят два аппарата: NASA Europa Clipper (запущен в октябре 2024, прибудет в апреле 2030) и ESA JUICE (запущен в апреле 2023, прибудет в июле 2031). Их радарные инструменты смогут «заглянуть» под поверхность и проверить, существуют ли эти мелкие резервуары. Но если они их найдут, их происхождение, как теперь показывает исследование, может быть совсем не тем, на что надеялись ученые.
Ранее Наука Mail рассказывала о находке следов аммиака в трещинах ледяного щита Европы.