Образование океанов на ледяных лунах может привести к кипению воды

Это может иметь серьезные последствия для напряжений, испытываемых ледяными оболочками этих спутников. Вода значительно плотнее льда. Таким образом, когда океан Луны замерзает, ее внутренняя часть будет расширяться, создавая внешние силы, которые противодействуют гравитации, удерживающей Луну вместе. Потенциал этого перехода для формирования геологии поверхности ряда спутников, включая Европу и Энцелад, уже изучен. Итак, исследователи новой работы решили взглянуть на противоположный вопрос: что происходит, когда внутренняя часть начинает таять?

Вместо того, чтобы сосредоточиться на конкретной луне, команда создала общую модель покрытого льдом океана. Эта модель рассматривала ледяную оболочку как упругую поверхность, то есть она не могла просто сломаться, и помещала под нее вязкий лед. Ниже находился жидкий океан и, в конечном итоге, каменное ядро. По мере того как лед таял и океан расширялся, исследователи отслеживали напряжения в ледяном панцире и изменения давления, происходящие на границе раздела лед-океан. Они также отслеживали распространение тепловой энергии через ледяной панцирь.

Падение давления

Очевидно, что существуют пределы того, насколько может сгибаться внешняя оболочка Луны, чтобы приспособиться к сжатию тающих внутренних частей Луны. Это создает область низкого давления под оболочкой. Последствия этого зависят от размера Луны. Для более крупных лун — а это включает в себя большинство лун, которые изучала команда, включая Европу — было два варианта. Для некоторых гравитация достаточно сильна, чтобы поддерживать давление в точке, где вода на границе раздела остается жидкой. В других случаях гравитации было достаточно, чтобы даже упругая поверхность разрушилась, что привело к обрушению поверхности.

Однако для спутников меньшего размера это не сработает; давление становится настолько низким, что вода закипает даже при температуре окружающей среды (чуть выше точки замерзания воды). Кроме того, низкое давление, вероятно, приведет к выделению растворенных в воде газов. В результате на границе раздела лед-вода должны образоваться пузырьки газа. «Кипение возможно на этих телах, а не на других, потому что они малы и имеют относительно низкое гравитационное ускорение», — заключают исследователи. «Следовательно, необходимо меньшее пониженное давление океана, чтобы уравновесить [crustal] давление.”