«Это первый раз, когда количество и распределение тепла, производимого жидкими приливами в подземном магматическом океане на Ио, были подробно изучены», — сказал Роберт Тайлер из Университета Мэриленда, Колледж-Парк и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте. Мэриленд. «Мы обнаружили, что модель приливного нагрева, предсказанная нашей моделью приливов и отливов, может создавать модели поверхностного нагрева, которые в действительности наблюдаются на Ио». Тайлер — ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованной в июне 2015 года в серии приложений к астрофизическому журналу.Ио — самый вулканически активный мир в Солнечной системе, с сотнями извергающихся вулканов, извергающих фонтаны лавы на высоту до 250 миль (около 400 километров).
Интенсивная геологическая активность является результатом тепла, производимого гравитационным перетягиванием каната между массивной гравитацией Юпитера и другими меньшими, но точно рассчитанными по времени притяжениями от Европы, спутника, соседнего с Ио, который вращается дальше от Юпитера. Ио вращается быстрее, совершая два витка каждый раз, когда Европа завершает один. Это регулярное время означает, что Ио чувствует сильнейшее гравитационное притяжение от своего соседа на той же орбите, что искажает орбиту Ио в овальную форму.
Эта измененная орбита заставляет Ио изгибаться при движении вокруг Юпитера, в результате чего материал внутри Ио меняет положение и выделяет тепло за счет трения, точно так же, как быстрое трение рук делает их теплее.Предыдущие теории о том, как это тепло генерируется внутри Ио, рассматривали Луну как твердый, но деформируемый объект, что-то вроде глины. Однако, когда ученые сравнили компьютерные модели, основанные на этом предположении, с картой фактического расположения вулканов на Ио, они обнаружили, что большинство вулканов было смещено на 30–60 градусов к востоку от того места, где модели предсказывали наиболее сильную жару.
Картина была слишком последовательной, чтобы списать ее на простую аномалию, такую ??как магма, текущая по диагонали через трещины и извергающаяся поблизости. «Трудно объяснить закономерность, которую мы видим на стольких вулканах, которые все смещаются в одном направлении, используя только наши классические твердотельные модели приливного нагрева», — сказал Уэйд Хеннинг из Университета Мэриленда и соавтор НАСА Годдард. бумаги.Тайна смещенных вулканов Ио требовала другого объяснения — того, которое имело отношение к взаимодействию между теплом, выделяемым потоком жидкости, и теплом от приливов твердых тел.
«Жидкости — особенно« липкие »(или вязкие) жидкости — могут выделять тепло за счет рассеивания энергии трением при движении», — сказал соавтор Кристофер Гамильтон из Университета Аризоны в Тусоне. Команда считает, что большая часть слоя океана, вероятно, представляет собой частично расплавленную суспензию или матрицу со смесью расплавленной и твердой породы. Поскольку расплавленная порода течет под действием силы тяжести, она может завихряться и тереться о окружающую твердую породу, выделяя тепло. «Этот процесс может быть чрезвычайно эффективным для определенных комбинаций толщины слоя и вязкости, которые могут создавать резонансы, увеличивающие выработку тепла», — сказал Гамильтон.
Команда считает, что комбинация эффектов приливного нагрева жидкости и твердого тела может лучше всего объяснить всю вулканическую активность, наблюдаемую на Ио. «Компонент жидкого приливного нагрева в гибридной модели лучше всего объясняет экваториальное предпочтение вулканической активности и сдвиг концентрации вулканов на восток, в то время как одновременный приливный нагрев твердых тел в глубокой мантии может объяснить существование вулканов в высоких широтах», — сказал он. Хеннинг. «И твердые, и жидкие приливные активности создают условия, благоприятствующие существованию друг друга, так что предыдущие исследования могли быть только половиной истории для Ио».Новая работа также имеет значение для поиска внеземной жизни. Определенные приливно-отливные спутники во внешней Солнечной системе, такие как Европа и спутник Сатурна Энцелад, скрывают океаны жидкой воды под своими ледяными корками.
Ученые считают, что в таких океанах может возникнуть жизнь, если в них есть другие ключевые ингредиенты, которые считаются необходимыми, такие как химически доступные источники энергии и сырье, и они существуют достаточно долго для того, чтобы могла сформироваться жизнь. Новая работа предполагает, что такие подповерхностные океаны, состоящие из воды или любой другой жидкости, будут более распространенными и будут существовать дольше, чем ожидалось, как в нашей солнечной системе, так и за ее пределами.
Точно так же, как точно рассчитанный толчок качелей заставит их подняться выше, океаны могут войти в резонансное состояние и иногда выделять значительное количество тепла из-за приливных течений. «Долгосрочные изменения скорости нагрева или охлаждения в подповерхностном океане, вероятно, вызовут комбинацию толщины слоя океана и вязкости, которая порождает резонанс и выделяет значительное количество тепла», — сказал Гамильтон. «Следовательно, загадка может заключаться не в том, как такие подземные океаны могли выжить, а в том, как они могли погибнуть. Следовательно, подземные океаны внутри Ио и других спутников могут быть даже более распространенными, чем то, что мы наблюдали до сих пор».
Исследование финансировалось за счет гранта программы NASA Outer Planets Research.Для более ранних исследований вулкана Ио посетите:http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/io-volcanoes-displaced.html