Космические вулканы: эксперимент показывает, как "кипит" вода на ледяных спутниках, несмотря на мороз

Что общего у ледяных спутников Солнечной системы и "непослушного" поведения воды? Именно на этот вопрос пытались ответить ученые из Университета Шеффилда (Великобритания), когда смоделировали условия на Европе у Юпитера и Энцеладе у Сатурна в лабораторных условиях.

Оба этих спутника имеют замёрзшую поверхность и внутренние солёные океаны, где вода играет ключевую роль в обновлении и формировании поверхности через процесс криовулканизма.

Криовулканизм: ледяные вулканы космоса

В отличие от земных условий, вода в космосе ведет себя совершенно иначе. На Земле вулканизм — это потоки лавы и выбросы газа и пепла, а в условиях Европы и Энцелада аналогом вулканов становится замёрзшая вода, которая ведет себя совсем не так, как мы привыкли. Криовулканизм определяется как извержение жидких или парообразных форм воды, аммиака или метана, которые обычно замёрзли на поверхности спутников.

Криовулканизм может проявляться в двух основных формах: вода может извергаться как гейзер, представляя собой взрывной криовулканизм, либо вытекать, подобно лаве, образуя ледяные поля, которые относятся к эффузивному криовулканизму.

Низкие температуры: твердый лёд

Поверхность Энцелада охлаждается до -193 °C, а Европы — до -160 °C, что делает лёд твердым, как камень. В таких условиях криовулканизм становится реальным механизмом изменения ландшафта, что существенно влияет на геологическую активность этих небесных тел.

Группа ученых под руководством Петра Брожа использовала низкотемпературную камеру, прозванную "Джордж", чтобы воссоздать поведение воды в условиях разреженного давления и низкой температуры. Камера позволила наблюдать, как вода начинает бурлить и испаряться даже при замерзающих температурах, демонстрируя "непослушное" с точки зрения земных условий поведение.

"Непослушная" вода: пузыри под ледяной коркой

По словам Франчески Батчер, участницы проекта, по мере того как вода закипает, выделяющийся газ задерживается под ледяной коркой, создавая давление, которое разрывает лёд. Вода снова прорывается наружу, замерзает, и цикл повторяется, что приводит к сложным процессам изменения поверхности.

Пётр Брож объясняет, что вода неустойчива при низком давлении, она одновременно испаряется и замерзает. Паровые пузыри поднимаются, нарушая лёд, замедляя и усложняя процесс замерзания. Эти результаты могут помочь в распознавании криовулканической активности на других ледяных телах Солнечной системы.

По словам профессора планетарной науки Маниша Пателя, деформации льда и неровности поверхности, вызванные захваченным паром, могут быть зафиксированы радарами с орбитальных аппаратов. Это позволит точнее выбирать места для посадки будущих миссий, что имеет огромное значение для научных исследований.

Плутон: пример криовулканизма

Аналогичные структуры были замечены на Плутоне благодаря миссии New Horizons. Учёные считают, что криовулканизм на этой карликовой планете сформировал уникальный рельеф, что указывает на наличие тепла в её недрах в прошлом.

Изучение криовулканизма может сыграть ключевую роль в поиске следов жизни на ледяных спутниках. Эти исследования помогают лучше понять геологическую активность небесных тел и определить наиболее перспективные места для будущих миссий, направленных на поиск внеземной жизни.

Интересные факты:

• Энцелад выбрасывает в космос гейзеры водяного пара, которые содержат частицы льда и органические молекулы.
• На Европе под ледяной корой, вероятно, находится соленый океан, который может содержать условия, подходящие для жизни.
• Криовулканизм наблюдается не только на спутниках, но и на других небесных телах, например, на карликовой планете Церера.
• Ученые используют различные методы для изучения ледяных спутников, включая космические аппараты, телескопы и лабораторные эксперименты.