Сняг на ледената луна Европа може да вали отдолу нагоре

Наличието на океан под ледената обвивка на Европа може да се смята за доста надеждно потвърдено. На повърхността почти отсъстват метеоритни кратери, но на нея в изобилие се виждат пукнатини, разломи и участъци от „хаотичен ландшафт“, състоящи се от раздробени, смесени и замръзнали ледени блокове.

Недрата на Европа получават мощно приливно нагряване (като това на съседния спътник Йо, макар и в по-малка степен), което означава, че на дъното на океана трябва да изригват вулкани, доставящи на океана хранителни вещества и енергийни източници – необходимите условия за обитаемост.

На повърхността на Европа цари студ от минус 160 до минус 220 градуса, поради което дебелината на ледената обвивка е най-малко няколко километра. Изследването на последния океан ще бъде много трудна задача и на първия етап учените ще изпратят апарата Europa Clipper в системата на Юпитер, който ще изучава Европа и други луни на газовия гигант чрез множество близки полети.

Една от целите на мисията ще бъде да изследва ледената черупка на Европа с помощта на радар. Възможностите на този метод зависят значително от състава на леда. Примес на сол ще затрудни проникването на радиовълните, а ако обвивката не е много дебела и се състои от чист лед, апаратът може да успее да просвети през нея.

Учени от Тексаския университет под ръководството на Натали Волфенбаргер предполагат, че обвивката може да съдържа по-малко сол от очакваното и причината за това е подводен сняг, който в океана на Европа може да се движи от дъното нагоре.

На Земята ледената покривка над моретата расте главно поради замръзването на водата отдолу, на границата на лед и вода. В антарктическите морета е наблюдаван още един механизъм, който увеличава дебелината на леда – "сняг" от преохладена вода, който се натрупва под леда.

Какви явления може да са причината за такъв подводен „снеговалеж“? Точката на замръзване на водата намалява под налягане – с около градус на всеки 130 атмосфери. В океаните на Земята това съответства на увеличение на дълбочината на 1300 метра, а под ледовете на Европа – на около 10 километра. На дъното на Марианската падина и океана Европа налягането е почти еднакво – дълбочината на първата е десет пъти по-малка, но гравитацията на Земята е седем пъти по-голяма от тази на Европа. Затова солената вода на самото дъно замръзва при температура от почти десет градуса под нулата.

Освен това водата е подложена на адиабатно нагряване и охлаждане – промяна на температурата при скокове на налягането и липса на топлообмен с околната среда. Поради по-малката свиваемост температурата ѝ не се променя толкова много, колкото тази на въздуха в помпите и компресорите, но при големи промени в налягането този процес става забележим: коефициентът е около един градус на 400 атмосфери (4 километра на Земята, 30 километра на Европа).

Големите обеми вода, издигащи се или потъващи, не успяват да се смесят с околните води и да променят температурата си, а водата, издигаща се от голяма дълбочина, може да се окаже преохладена по две причини: поради адиабатно охлаждане при декомпресия; и изходната температура, ако тя е била под точката на замръзване на повърхността. Част от преохладената вода замръзва, образувайки много чист игловиден лед. Този лед изплува и се присъединява към ледената покривка на повърхността.

Учените са установили, че ледената кора, образуваща се по време на равномерно замръзване, например поради постепенното изстиване на недрата на спътника, ще се състои основно от замръзнал лед. Ако ледената обвивка е подложена на изтъняване, например под действието на тектоника, вулканични изригвания или неравномерно слънчево нагряване, то в изтънената зона ще се образува нов лед поради „обърнат снеговалеж“.

На Европа ледената покривка е много динамична. Освен всичко друго тя няколко пъти се е преобърнала изцяло, плъзгайки се по океана, а екваториалните региони с малко повече слънчево нагряване и тънък лед се оказали близо до полюсите. Следователно "подводният снеговалеж" може да допринася значително за образуването на нов лед.

По такъв начин част от ледената обвивка на Европа може да съдържа в пъти по-малко сол, отколкото се смяташе досега. Това усложнява задачата на учените: от една страна, чистият лед е по-лесен за „просветяване“ с радар на по-голяма дълбочина, а от друга страна, съдържанието на сол на повърхността на Европа е високо. То може да е просто следствие от сублимацията на леда от повърхността, а може и да отразява състава на леда, образуван при директното замръзване на водата, издигнала се към повърхността в пукнатините и хаотичните пейзажи.

Ледената обвивка на Европа по-скоро ще бъде много нееднородна – някъде дебела, някъде тънка, някъде солена и някъде чиста – и може да са необходими по-мощни и гъвкави радари, за да се изследва в детайли. От друга страна, това улеснява работата на бъдещите астробиолози: бурните процеси в ледената кора може да транспортират прясно замръзнала вода от океана към самата повърхност, където нейните образци ще бъдат много по-лесни за изследване.

ВИЖТЕ ОЩЕ: Земята се отдалечава от Слънцето: трябва ли да се тревожим?