Ледяные панцири небесных тел

Температура замерзания воды и таяния льда падает с давлением. Если лед погружен в воду, то на глубине, где температура замерзания понижена, он может растаять быстрее. В результате образуется свежая талая вода, которая может подняться на небольшую высоту и снова превратиться в лед. Это явление называют ледяным насосом. Оно способствует выравниванию рельефа льда, погруженного в воду. В покрытых льдом океанах ледяной насос влияет на состав и текстуру нижней поверхности льда, а также на жизнь подледных экосистем.

В 2019 году научная группа профессора Корнельского университета Бритни Шмидт (Britney E. Schmidt) исследовала ледяной насос в трещине под шельфовым ледником Росса в Антарктиде. Для этих работ НАСА финансировало постройку специализированного робота с дистанционным управлением. Новые знания, полученные в Антарктиде, астрофизики во главе с Бритни Шмидт применили к космическим телам, которые покрыты льдами.

Ученые считают, что насос может действовать в широком диапазоне давлений и солености океанов Европы и Энцелада, спутников газовых гигантов Юпитера и Сатурна. Есть предположения, что этот процесс характерен и для других крупных лун, Ганимеда и Титана.

Для космических океанических тел с различной силой тяжести астрофизики составили карту возможных толщин их ледяных оболочек. В зависимости от наклонов ледяных панцирей ученые рассчитали точки замерзания воды при различных давлениях и солености и выявили условия, при которых будет действовать ледяной насос. Данные зонда Cassini об Энцеладе дали возможность оценить температуру его подледного океана. Это позволило сделать вывод о том, что на небольшом спутнике с резкими перепадами рельефа ледяной насос будет слабым. В то же время на более крупной Европе, размер которой сравним с Луной, насос будет действовать эффективно и быстро, сглаживая и выравнивая основание ледяного панциря.

Бритни Шмидт говорит, что если удастся измерить толщины ледяных панцирей, например сейсмическими или радиолокационными методами, то можно будет вычислить температуры подледных океанов и сравнить их с данными других методов.

На октябрь этого года НАСА запланировало старт миссии Clipper, которая будет изучать ледяную оболочку Европы с ее орбиты. По результатам миссии астрофизики планируют уточнить свои расчеты и оценить возможности существования живых организмов подо льдом спутника Юпитера. Статья об исследовании опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.