Příliv by mohl být zdrojem tepla na ledových měsících

2008 Peter Joseph - Zeitgeist Addendum (1920x1080) (Červen 2019).

Anonim

Ledové měsíce ve vnější sluneční soustavě mají potenciál pro život, protože mohou obsahovat oceány vody. Život však potřebuje i zdroj energie, který slouží k plnění základních funkcí, jako je růst, reprodukce a pohyb.

Jak by pak mohla vzniknout energie na vzdáleném měsíci, daleko od Slunce? Nedávný článek se zabýval tím, jak by mohlo být přílivové vytápění v oceánech Saturnových měsíců Titan a Enceladus, které jsou dobře studovány na misi Cassini NASA a Evropské vesmírné agentury. Zatímco vědci mají nějakou představu o tom, jak silné jsou tyto oceány, množství energie vyprodukované z rozptylu přílivu v těchto vzdálených světech není známo. V příštích desetiletích bude nutné další modelování a studium.

Nový dokument "Numerické modelování přílivové ztráty se spodním proudem v oceánech Titan a Enceladus" byl nedávno zveřejněn online v časopise Icarus. Výzkum se zabýval dvěma různými typy tahových modelů, které by ovlivnily přílivové ztráty v oceánech a předpovídají, jak může tato ztráta změnit oběžné dráhy měsíců. Výzkum byl veden Hamishem Hayem, doktorandem v planetární vědě na Lunární a planetární laboratoři univerzity v Arizoně a byl spoluautorem jeho vedoucího Isamu Matsuyamy.

Hayův výzkum použil počítačovou simulaci, kterou vyvinul, aby prozkoumal přílivové proudění v oceánech Titan a Enceladus. Patří sem Rayleighův odpor (který se vztahuje na plynulé toky) a spodní tah (který je víc turbulentní). Skutečný tok v oceánech ledových měsíců je očekáván jako turbulentní.

Přílivová energie

Hay udržel svůj model jednoduchý, aby zjistil, zda se s ním shodují s teoretickými výpočty od jiných autorů. To znamenalo, že například neposílal ledovce na oceány, což se nachází na těchto vzdálených měsících. Také udržoval tloušťku oceánů po celý měsíc. To je dobrá aproximace pro velké měsíce jako Titan, ale ne pro Enceladus, kde víme, že oceán je nejsilnější na jižním pólu. Vzhledem k tomu, že model, který je nyní znám, odpovídá dosavadní teorii, plánuje budoucí práce, aby prozkoumal další účinky ledu a prostorové změny v tloušťce oceánu.

Icy moony rozptylují energii, protože zažívají měnící se gravitační sílu v důsledku rozdílné vzdálenosti mezi Měsícem a planetou a naklonění osy rotace Měsíce. Každý z nich použil seno, přičemž změnil jak tloušťku oceánu, tak i koeficient odporu, číselné znázornění odporu kapaliny, aby zjistil, jak je ovlivněno množství energie rozptýlené. Začal tím, že použil měnící se vzdálenost Měsíce a planety na Titan s tím výsledkem, že jeho model ukázal několik špiček při ztrátě energie, když je oceán tenký, jen několik desítek metrů tlustý. Titanský oceán je však ve skutečnosti mnohem silnější (přes 100 kilometrů tlustý), takže jeho skutečná rozptylová energie, vzhledem k měnící se vzdálenosti mezi měsícem a planetou, se očekává mnohem méně.

Když Hay zvažoval rozptýlení kvůli náklonu Titanovy rotační osy, výsledek byl zcela jiný. Pokud je Titanský oceán tlustý nejméně 100 metrů, oteplení, které se vyskytuje, je řízeno množstvím odporu, který oceán zažívá, jak se točí, známý jako "koeficient tažného odporu dole".

"To by znamenalo, že oceán rozptýlí více energie, než jsme očekávali jinak, " řekl. "Samozřejmě, to se spoléhá na velikost koeficientu tažnosti pro dno, což zdůrazňuji, nevíme, " řekl.

Na modelu Encelada podle Hayova modelování dochází nejlépe k oteplování ze spodního tahu a měnící se vzdálenost planety-měsíc, když je oceán tlustší než jeden kilometr, mnohem tenčí než skutečná předpokládaná tloušťka měsíčního oceánu. Účinky tahu Rayleighho ukazují, že nedochází k výraznému odlivu přílivové energie. Na rozdíl od Titanu je rotační náklon Encelada pravděpodobně příliš malý, aby způsobil výrazné ztráty přílivu, takže veškerá energie pro Enceladus by musel pocházet z jiného procesu.

Je známo, že příliv má také vliv na oběžné dráhy družic. Například ztráta přílivu v průběhu věků může cirkulovat oběžnou dráhu planety. V případě Titanu Hayův model ukázal, že ztráta přílivu s dostatečně hustým oceánem by mohla snížit rychlost, se kterou se měsíc pohybuje od Saturnu. Velmi tenký oceán může způsobit, že Měsíc přejde k Saturnu, ale to se neočekává na Titanu.

Hay říkal, že je příliš brzy na to, aby podrobně mluvilo o jakýchkoli důsledcích pro astrobiologii, ale doufá, že jeho výzkum povede k lepšímu pochopení přílivového prostředí na Enceladuse a Titanu a kolik přílivové energie by mohlo být k dispozici pro život na těchto měsících.

Cassiniho mise skončí v září 2017, kdy je kosmická loď s nízkým obsahem paliva nasměrována do Saturnu. Tento manévr nejen poskytne vědcům nějaké měření Saturnovy atmosféry, ale také ochrání ledové měsíce od jakékoli šance na kontaminaci.

menu
menu