Открытие того, что многие крупные луны во внешней части Солнечной системы могут содержать значительные подповерхностные океаны жидкой воды, стало ключевым достижением в планетарной науке. Эти луны представляют собой одни из самых перспективных мест обитания жизни за пределами Земли, но их скрытая природа затрудняет непосредственное изучение.
Эти океаны находятся на глубине десятков или даже сотен километров, ограниченные сверху толстой ледяной оболочкой, а снизу - источником геотермального нагрева. Ключевым элементом для понимания их природы является вывод закономерностей циркуляции океана, поскольку именно океан переносит тепло, соль и потенциальные биосигнатуры на поверхность, где они могут быть обнаружены будущими космическими миссиями.
Хотя в некоторых предыдущих исследованиях была смоделирована динамика подповерхностных океанов, эти расчеты опирались на параметры, которые были слабо ограничены наблюдениями. В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Geophysical Research: Планеты", Бире и др. применили новый подход, представив свои моделирования в терминах безразмерного числа - естественного числа Россби, которое представляет собой отношение потока плавучести, скорости вращения Луны и глубины океана, для которого существуют наблюдательные ограничения.
Авторы представляют серию симуляций, которые исследуют широкий диапазон параметров глубины океана, скорости вращения Луны и движущего теплового потока. В режиме малых чисел Россби, вероятно, подходящих для ледяных лун, скорость вращения моделируемой луны оказывает сильное влияние на динамику подповерхностного океана. Это противоречит принятой в настоящее время модели.
В соответствии с аргументами, основанными на хорошо понятной динамике вращающейся жидкости в сферической оболочке, циркуляция океана разбивается на две области. В более высоких широтах конвективные шлейфы распространяются снизу вверх параллельно оси вращения Луны. Но в более низких широтах вода движется вокруг Луны в продольном направлении и менее интенсивно взаимодействует с океаническим дном. Такой характер течения, вероятно, снижает эффективность передачи геотермального тепла из глубин Луны через океан на поверхность. Поэтому экваториальные регионы менее эффективны в переносе тепла, чем полярные, что имеет важные последствия для толщины ледяного панциря на поверхности.
По мнению авторов, турбулентность, созданная глобальным конвективным процессом, вероятно, привела к возникновению полос чередующихся океанических течений, аналогичных механизму, который создает красочные зоны и пояса, обнаруженные в атмосфере Юпитера. Фактически, общая схема циркуляции, обнаруженная в океанах этих внешних лун Солнечной системы, может иметь поразительное сходство с таковой у родителя Юпитера.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220510162307
Обозрение "Terra & Comp".
