Новости

Астрономы объяснили движение "тектонических плит " в ледяном панцире Европы

Научная группа во главе с Брэндоном Джонсоном (Brandon Johnson) из Брауновского университета в США объяснила движение ледяных "тектонических плит" на спутнике Юпитера Европе. Учёные выяснили, что заставляет пластины льда погружаться обратно в океан (загадка, которая долгое время не давала покоя астрономам). Оказывается, дело в содержании солей и их распределении по толще льда.
Научная статья с результатами исследования опубликована в издании Journal of Geophysical Research 4 декабря 2017 года.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о движении литосферных плит на Земле. Вкратце процесс выглядит так. Океаническая кора похожа на конвейерную ленту, которая выползает на свет божий из срединно-океанических хребтов и погружается обратно в мантию в зонах субдукции. При этом она увлекает за собой материки, что и приводит к их причудливому танцу.
Астрономы давно подозревали, что нечто подобное происходит и с ледовым панцирем Европы, под которым скрыт океан. По крайней мере, наблюдательные данные указывают, что там существуют свои "срединно-океанические хребты", из которых появляется свежий лёд.
Но, если появляется новая кора, то старая должна куда-то деваться, ведь поверхность спутника не увеличивается. То есть на ледяной луне планеты-гиганта должны быть и свои зоны субдукции, в которых лёд погружается в расположенный под ним океан.
Для погружения нужно, чтобы сумма вертикальных сил, давящих на плиту сверху вниз, превысила сумму сил, выталкивающих её снизу вверх. А это не так просто "организовать". На Земле важную роль в таком нарушении баланса играет разница температур. Плита, контактирующая с водой океана, холоднее расположенной под ней мантии. Из-за этого её плотность оказывается выше, и вес "побеждает" архимедову силу.
Пытаясь смоделировать такой же процесс на Европе, учёные давно столкнулись с трудностью. Имеются доказательства, что ледяная броня спутника двуслойная. Тонкий верхний слой соприкасается с открытым космосом и поэтому очень холоден. Но он служит теплоизолятором для распложенного ниже другого слоя, который чуть-чуть более тёплый.
Что происходит, если пластина верхнего холодного льда начнёт погружаться в нижележащие слои? Приняв во внимание тепловые свойства вещества, учёные подсчитали, что оно быстро нагреется. Плотность сравняется, и движение вниз закончится, едва начавшись. До недавнего времени астрономы не знали, как обойти эту проблему и "разрешить" субдукцию на Европе.
Джонсон и его коллеги показали, как можно решить эту проблему. Они построили модель, которая учитывает эволюцию температуры и пористости плиты со временем. Но главным фактором, как выяснилось, оказалось содержание солей.
Дело в том, что вода в подлёдном океане Европы, разумеется, не пресная. При её замерзании часть растворённых солей попадает в лёд. Эти вещества, согласно выводам исследователей, и должны создавать нужную разницу плотности.
Если считать, что эти соли равномерно распределены по всей толще льда, то необходимое для субдукции их содержание в ледяном панцире Европы должно быть совершенно немыслимым: около 22%. Однако авторам удалось показать, что всё меняется, если это распределение неравномерное. Если концентрация солей во льдах меняется с углублением в ледяную толщу всего на несколько процентов, то субдукция возможна при вполне реалистичных значениях солёности: всего 5%. Для сравнения: это несколько больше средней солёности Тихого океана (около 3,4%).
"Удивительно понимать, что тектоника плит есть где-то, кроме Земли", – приводит пресс-релиз слова Джонсона. У учёного есть повод для удивления. Литосферных плит нет на Марсе (чем и объясняется невероятный возраст местных вулканов), нет их и на Венере. Да и на Земле они были не всегда. Кстати, в ранней юности наша планета пережила период, когда тектонические плиты возникли на короткий период, и в этом ей помогли удары астероидов.
Но исследование интересно не только прогрессом в очень молодой науке, которую можно назвать сравнительной геологией тел Солнечной системы. Как сообщает пресс-релиз исследования, из космоса на поверхность Европы поступают вещества, которые могут "представлять интерес" для гипотетической подлёдной жизни (в возможности которой некоторые специалисты, впрочем, сомневаются). Органика есть и в метеоритах, и в кометной пыли, которые "засевают" в том числе и Европу. Погружение ледяных плит в океан может доставлять нужные вещества с поверхности прямо к столу местных бактерий.
Читайте также
История шестиногого монстра, созданного для армии США
История шестиногого монстра, созданного для армии США
Вооруженные силы США потратили миллионы долларов на разработку гигантских шестиногих шагающих грузовиков в 1980-х годах
Устройства для ЗОЖ. Где правда, а где ложь?
Устройства для ЗОЖ. Где правда, а где ложь?
Насколько врут умные часы и другие гаджеты для подсчета пульса, калорий, давления, шагов, жира и прочего?
Античный драматург Софокл — прадедушка фотографии и кино?
Античный драматург Софокл — прадедушка фотографии и кино?
Почему в Античности не додумались создать фотоаппарат?