Jižní pól Saturnova měsíce Enceladus, vyznačeny trhliny v povrchovém ledu. Credit: NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini Imaging Team

Obyvatelnost oceánů na měsících velkých planet se dá možná zjistit už z ledu

Astrobiologové přišli na nový způsob, jak určit teplotu oceánů na základě tloušťky jejich ledových skořápek. Metoda by měla být využitelná pro řadu ledových světů bez toho, abychom se k oceánu museli přímo fyzicky provrtat.

Dostupná data ukazující změny tloušťky ledu již umožňují předpověď pro horní oceán Enceladu a plánovaný orbitální průzkum ledového pláště Europy, který provádí mise NASA, by pak totéž mělo nabídnout i pro tento měsíc Jupiteru.
Vědci navrhují, že proces „čerpání/pumpování ledu“ (ice pumping), který pozorovali pod antarktickými ledovými šelfy, pravděpodobně formuje spodní strany ledových vrstev Europy a Enceladu, ale měl by fungovat i na Ganymedu a Titanu.
Autoři studie ukazují, že teplotní rozmezí, kde dochází k interakci ledu a oceánu – důležité oblasti, kde může docházet k výměně složek potřebných pro život (organické látky dopravené na povrch kometami by s etakto dostaly do oceánu) – lze vypočítat na základě sklonu ledové „skořápky“ a změn bodu tuhnutí vody při různých tlacích a salinitě.
„Pokud se nám podaří změřit rozdíly v tloušťce těchto ledových skořápek, budeme schopni určit teplotu oceánů,“ uvedla spoluautorka nové studie Britney Schmidt z Cornell University.
V roce 2019 vědci pomocí dálkově ovládaného robota Icefin pozorovali pumpování ledu v trhlině pod Rossovým šelfovým ledovcem v Antarktidě. Hladký a zakalený led u základny šelfu roztál a vytvořil čerstvější, méně hustou vodu, která stoupala vzhůru trhlinou a znovu zamrzala jako drsný, zelený mořský led. Proces je řízen tím, že bod tuhnutí vody nepřímo závisí na tlaku: S rostoucí hloubkou a tlakem musí být voda chladnější, aby se mohla rozpínat (led má nižší hustotu než kapalná fáze) a zmrznout. V hlubinách, kde je tlak vyšší a bod tuhnutí nižší, mohou oceánské proudy snadněji led rozpouštět. Pokud je roztátá ledová voda vztlaková a stoupá do menších hloubek a nižšího tlaku, opět zamrzá. Tento cyklus přerozděluje část ledu a mění jeho složení a strukturu.
Výzkumníci zmapovali rozsahy potenciální tloušťky pláště, tlaku a slanosti pro oceánské světy s různou gravitací a dospěli k závěru, že k pumpování ledu dojde v nejpravděpodobnějších scénářích, i když ne ve všech. Domnívají se také, že interakce mezi ledem a oceánem na Europě může být podobná té, která byla pozorována pod Rossovým šelfovým ledovcem.
Sonda NASA Cassini získala údaje dostatečné k tomu, aby bylo možné předpovědět teplotní rozmezí pro oceán na Enceladu na základě sklonu jeho ledového pláště od pólů k rovníku.
Autoři studie očekávají, že čerpání ledu bude na malém Enceladu slabé, zatímco na větší Europě (téměř o velikosti pozemského Měsíce) podle jejich předpokladu působí tento proces rychle/intenzivně a vyhlazuje a zplošťuje základnu ledového krunýře.


Cirkulace ledu („pumpování“) ledovou skořápkou. (1) Voda s vysokou salinitou (HSSW, high salinity shelf water) vzniká při bodu tuhnutí na povrchu (Tf = -1,9 °C), když se solanka vyvržená při růstu mořského ledu mísí s vodním sloupcem. (2) HSSW je hustá ve srovnání s okolní mořskou vodou, takže klesá dolů a její část cirkuluje pod ledovým příkrovem do zóny, kde je nyní teplá ve srovnání s bodem tuhnutí, který je snížen vyšším tlakem. (3) Sladká voda z tání, která vzniká při nižším bodu tuhnutí, se mísí s vodou z ledové skořápky, čímž vzniká méně slaná, chladnější a relativně vztlaková voda z ledové skořápky (ISW, ice shelf water). (4) Jak ISW stoupá vzhůru, zvyšuje se bod tuhnutí a úměrně tomu klesá tepelný pohon. Při dostatečném poklesu tlaku dochází k přechlazování a tvorbě ledu, který se může hromadit do stovky metrů silných vrstev mořského ledu u původního ledovce. Credit: Journal of Geophysical Research: Planets (2024). DOI: 10.1029/2023JE008036
(poznámka PH: No, úplně srozumitelné to bohužel (subjektivně) není.

J. D. Lawrence et al, Ice‐Ocean Interactions on Ocean Worlds Influence Ice Shell Topography, Journal of Geophysical Research: Planets (2024). DOI: 10.1029/2023JE008036
Zdroj: Cornell University / Phys.org, přeloženo / zkráceno

Nanočástice mají odhalit limity rozsahu kvantového světa

Zákony kvantové fyziky řídí chování částic na miniaturních škálách, což vede k jevům, jako je …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close