Снежная лава могла создать гладкие равнины на спутнике Юпитера

Ученые-планетологи под руководством Бастьена Бодена из Университета Реймса выяснили, что гладкие равнины на Европе могли образоваться из-за извержений ледяной «снежной лавы», а не обычной жидкой воды. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.

На поверхности ледяного спутника Юпитера Европы есть участки, которые выглядят подозрительно ровными, словно кто-то разлил по ним что-то вязкое, и оно застыло, скрыв все неровности рельефа. Долгое время считалось, что это могли быть потоки жидкой воды или соляного раствора, вырвавшиеся из недр. Однако новое исследование предлагает неожиданный взгляд: возможно, эти равнины не застывшая вода, а спрессованный ледяной «снег», который ведет себя как очень густая жидкость.

Ученые построили компьютерную модель, которая описывает, как вещество поднимается из подповерхностного резервуара к поверхности. Когда вода из этого резервуара достигает почти вакуума у поверхности Европы, давление резко падает, и вода вскипает. Часть ее мгновенно превращается в пар, который улетучивается, а оставшаяся вода из-за резкого охлаждения замерзает в мелкие ледяные кристаллы. В итоге получается смесь льда и пара, по консистенции напоминающая снег. Этот «снег» не твердый, как лед, а скорее похож на очень вязкую жидкость, которая может медленно растекаться.

Исследователи проверили две модели поведения такого снега. Первая описывает снег, который «взрыхлен» парами воды и поэтому течет легко, как жидкость. Вторая, более плотный, спрессованный снег, который течет с трудом, но под действием силы тяжести все равно может расползаться. Оказалось, что обе модели могут объяснить наблюдаемые размеры гладких равнин. В одних случаях снег растекается быстро и широко, в других медленно и локально. Это зависит от того, сколько энергии было у извержения и насколько плотным был снег.

Отдельная часть работы посвящена тому, можно ли заметить такие извержения с помощью приборов на космических аппаратах. Миссия Europa Clipper, которая уже направляется к Европе, несет на борту инфракрасный тепловизор E-THEMIS.

Ученые рассчитали, что если такой снежный поток недавно излился, он будет остывать сотни дней, а самые толстые слои могут оставаться теплыми до нескольких лет. Этого времени достаточно, чтобы приборы заметили тепловую аномалию. Однако подповерхностные резервуары, даже если они существуют, себя не выдают: тепло не успевает дойти до поверхности, и заметить их с орбиты не получится.

Интересно, что такая «снежная лава» ведет себя совсем не как обычная вода. Она может течь очень медленно, но при этом преодолевать большие расстояния, потому что трение между ледяными зернами снижено из-за паров воды. Это напоминает то, как движутся снежные лавины на Земле. Ученые сравнили подвижность снега на Европе с земными лавами и обнаружили, что он может быть очень текучим при определенных условиях, но в покое ведет себя как твердое тело.

В итоге работа показывает, что гладкие равнины Европы могли сформироваться не из жидкой воды, а из ледяного «снега», который извергается из недр и растекается по поверхности. Это меняет представление о том, как выглядит криовулканизм на Европе, и дает ученым инструмент для поиска следов активных извержений с помощью космических миссий.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях