Egy subglacial óceán vagy subglacial óceán egy óceán alatt található egy vastag jég és amelynek létezését erősen feltételezhető, hogy az belső szerkezete több égitestek a Naprendszer , beleértve a Jupiter természetes műholdak , mint például Európában és Ganymedes . A szubglaciális óceánokról azt mondják, hogy az univerzum folyékony vízének egy formája . Kialakulásukat két tényező kombinációja eredményezné: egyrészt az égitest magjában és köpenyében lévő hőforrás (radioaktív bomlásokból vagy árapályhő általi hevítésből származik ), másrészt " „a szilárd jég felső rétege elég vastag ahhoz, hogy nagy nyomást eredményezzen, és hőszigetelőt képezzen a műhold külső hőmérséklete (például nagyon alacsony, például Európában 100 K nagyságrendű ) és a hőmérséklet közötti hőmérséklet között. a víz cseppfolyósítási pontja.
Létezik egy subglacial óceán gyanúja felszíne alatt sok égitestek a Naprendszerben : törpe bolygók ( Ceres és a Plútó ), valamint természetes műholdak az óriásbolygók ( Európa , a Ganümédész és a Callisto a Jupiter , Mimas , Titan , Dione és Enceladus. a Szaturnusz és Triton a Neptunusz esetében ).
Az égitest belső hőforrásai a potenciális szubjégi óceán eredeténél a következők:
A szubjégi óceánt tartalmazó égitestet sematikusan leírhatjuk így:
A modelltől függően a vízjég különböző fázisai több egymást követő jég- és vízréteg megjelenését okozzák, az elért hőmérsékletektől és nyomástól függően; ennek eredményeként lehetséges, hogy az égitesten belül több különálló óceán terül el, vagy hogy jégrétegek izolálják ezt az óceánt a köpenytől.
Mivel ezeket a szubglaciális óceánokat elvileg nehéz megfigyelni, számos közvetett eszköz lehetővé teszi számunkra, hogy gyanítsuk létezésüket:
A legtöbb tudományos tanulmány az égitest belső szerkezetének modelljeinek kidolgozásából áll, és összehasonlításukkal a megfigyelések ezen eredményeivel. Amikor a legjobb modell magában foglalja az óceán létét a jégtakaró alatt, és a legegyszerűbb magyarázatot adja, akkor ennek az óceánnak a létezését erősen gyanúsítják.
Mindazonáltal nincs közvetlen bizonyíték ezen óceánok jelenlétére (2017); az ilyen bizonyításhoz valószínűleg olyan szonda használatára lenne szükség, amely képes ásni a felső jégrétegbe, és amely képes igazolni egy folyékony vízréteg meglétét.
A sugara Európában van 1.562 km , a tömege 4,8 × 10 22 kg, és annak átlagos sűrűsége van 3,01 g / cm 3 . A Jupiter körüli keringési sugara megközelítőleg 670 900 km ; Európa szinkronban forog a Jupiter körül. Európa keringési periódusa orbitális rezonanciában van Io és Ganymedeével 2: 1, illetve 1: 2 arányban.
A mágneses mező változékonysága, a jégfelület látszólagos elválasztása az egész műholdtól, amelyet a vonalaknak a Jupiter-Európa tengelyhez viszonyított sodródása jelez ) arra a hipotézishez vezet, hogy a jég alatt egy folyamatos sótenger található víz (villamos energia vezetője), amelynek felmelegedése párolgás után a vonalak mentén megfigyelt sólerakódásokhoz vezetne .
A leglátványosabb példa a káosz régióira , amely struktúra Európában meglehetősen gyakori, és amely olyan régiókként értelmezhető, ahol a jég alatti kéregben megolvadt a jég alatti óceán. Ez az értelmezés nagyon ellentmondásos. Az Európát tanulmányozó geológusok többsége az úgynevezett "vastag jég" modell mellett áll, amelyben az óceán soha, vagy legfeljebb ritkán lép közvetlen kapcsolatba a felszínnel.
A 2016. szeptember 26, A NASA feltárja számos megfigyelést készült Hubble alátámasztó a hipotézist, hogy a kibocsátott víz tollak (a gőz formájában) fordulnak elő a felszínen a Európában. Ha ezek a megfigyelések beigazolódnak, akkor az ilyen gátak lehetővé teszik a Hold jégtengerének mintavételét anélkül, hogy a felső jégtakaróba fúrnánk.
A jégvastagság becslésére szolgáló különböző modellek néhány kilométer és tíz kilométer közötti értékeket adnak. Kuskov 2005 szerint 80–150 km vastag jégréteg alatt, amely Európa tömegének 6,2–9,2 % -át teszi ki, sós óceán létezhet, amelynek mélysége a palást differenciáltságának állapota szerint 105–145 km. .
A hőmérséklet átlaga Európa felszínén az Egyenlítő 110 K-tól ( -160 ° C ) és a pólusok felé csak 50 K-ig ( -220 ° C ) mozog, ami Európa kéregét túl keményvé teszi, mint a gránit.
A vastag jég modell legjobb nyomai a nagy kráterek vizsgálata: a nagyobb ütközési struktúrákat koncentrikus gyűrűk veszik körül, és úgy tűnik, hogy viszonylag lapos friss jéggel vannak megtöltve. Ezen adatok és az árapályok alapján megbecsülhetjük a jégtakaró vastagságát 10 - 30 kilométerre, amely magában foglal egy bizonyos vastagságú kevésbé hideg és rugalmasabb jeget, ami a jég vastagságához vezetne. körülbelül 150 kilométer. Ez Európa óceánjainak mennyisége 3 × 10 18 m 3 , vagyis a szárazföldi óceánok kétszerese. A vékony jég modellben a jég csak néhány kilométer vastag lenne. De a legtöbb planetológus arra a következtetésre jut, hogy ez a modell csak az európai kéreg felső rétegeit veszi figyelembe, amelyek rugalmasan viselkednek az árapály hatására.
Ilyen például a hajlítási elemzés, amelyben a kéreg súlyként terhelt és hajlított síkként vagy gömbként modelleződik. Ez a fajta modell azt sugallja, hogy a kéreg külső rugalmas része csak 200 m lenne . Ha Európa jégtakarója csak néhány kilométer, ez azt jelentené, hogy a belső tér és a felszín között rendszeres érintkezés valósulna meg, nyílt vonalakon keresztül , ami kaotikus régiók kialakulását idézné elő.
Radioaktív bomlás útján történő fűtés, amely várhatóan hasonló lesz a Földével (watt / kilogramm kőzetben), nem tudja biztosítani a szükséges felmelegedést Európának, mivel a területegységre jutó térfogat sokkal kisebb a hold kisebb mérete miatt amitől az energia gyorsabban oszlik el.
A földalatti óceán első jelei az árapályfűtési rendszerre vonatkozó elméletekből származnak (ez Európa kissé különc pályájának és másodsorban a többi galileai műholddal való orbitális rezonancia következménye). Az óceán folyadékának megőrzéséhez szolgáltatott hőenergia a pálya excentrikussága miatt az árapályból származna, és a felszíni jég geológiai aktivitásának motorjaként is szolgálna.
Melosh és mtsai 2004 szerint a felszínen a geotermikus fluxust 50 mW / m 2 nagyságrendűre becsülik, amelynek egy része a felszíni jégtakaró árapályai hatására bekövetkező hajlításból származik; Európa sziklás magja csak a radiogén hő alapján 8 mW / m 2 geotermikus fluxust produkálna , ami megduplázódhat abban az esetben, ha az árapály felmelegedése a műhold mélyén is bekövetkezik.
2008 végén felvetődött, hogy a Jupiter az árapályhullámok hatására melegen tarthatja az óceánokat az egyenlítő síkjától a pálya síkjáig eldöntött, igaz, gyenge, de nem nulla dőlés miatt. Ez a fajta árapály, amelyet korábban nem vettek figyelembe, Rossby-hullámokat generál , amelyek sebessége alacsony, napi néhány kilométer, de amelyek jelentős mozgási energiát tartalmazhatnak. Az 1 ° nagyságrendű tengelyirányú dőlés jelenlegi becsléséhez a Rossby-hullám rezonanciái 7,3 × 10 18 J kinetikus energiát, vagyis a domináns árapály áramlásának 200-szorosát képesek tárolni .
Ezen energia eloszlása lehet a fő hőforrás az óceánban. Továbbra is meg kellene határozni a hullámképződés és a termikus disszipáció közötti energiaegyensúlyt.
A nyomás növekedése mélységgel Európán belül 1,3 MPa / km nagyságrendű . Ez egy óceán fenekén, amelyet feltételezhetõen 100 km vastagságúnak tartanának egy 15 km vastag jégréteg alatt , 150 MPa nagyságrendû nyomáshoz vezet ; ezt az értéket össze lehet hasonlítani, hogy az alján a Mariana-árok a Földön , nagyságrendileg 110 MPa amelyeknek mélysége 11,034 km .
Két hipotézis fogalmazható meg az óceán hőmérsékleti profiljával kapcsolatban. Egyrészt a hőmérséklet megegyezhet a víz fagyáspontjának hőmérsékletével a jégréteggel érintkezve, vagy másrészt a maximális vízsűrűségnek megfelelő valamivel magasabb hőmérséklettel. Melosh és mtsai 2004 demonstrációt készítenek, amely lehetővé teszi a két hipotézis megválaszolását az óceán konvekciós modelljének kiértékelésével, és szinte izotermikus (0,111 K / MPa nagyságrendű gradiens ), amelyet a jégrétegtől vékony réteg választ el, stabil és rétegzett kb. 200 m vastag víz (amelyet a szerzők "sztratoszférának" neveznek) , amelynek hőmérséklete a fagypontjának a hőmérséklete; ebben a modellben a hőmérsékleti profil a következő lenne:
Ganymedes sugara van 2634 km , tömege 1,48 × 10 23 kg, és annak átlagos sűrűsége van 1,95 g / cm 3 . A Jupiter körüli keringési sugara megközelítőleg 1 070 000 km ; Ganymede szinkron forgásban van a Jupiter körül. A Ganymedes pálya periódus 4: 1, illetve 2: 1 arányban orbitális rezonanciában áll az Io-val és Európával .
Az 1970-es években a NASA tudósai két jégréteg között sűrű óceán jelenlétére gyanakodtak, az egyik tetején, a másik alján. Az 1990-es években a NASA Galileo szondája átrepült Ganymede felett, és megerősítette a Hold óceán létezését.
Egy 2014-ben publikált tanulmány, amely figyelembe veszi a víz reális termodinamikáját és a só hatásait, azt sugallja, hogy Ganimédésznek több óceánrétege lehet, amelyeket a jég különböző fázisai választanak el . A legalacsonyabb folyadékréteg közvetlenül a kőpalást mellett lenne . A kőzet és a víz érintkezése fontos tényező lehet az élet keletkezésében . A tanulmány megemlíti azt is, hogy a rendkívüli mélység miatt (kb. 800 km-re a sziklás "tengerfenéktől") a konvektív (adiabatikus) óceán fenekén a hőmérséklet akár 40 K- kal is magasabbra emelkedhet, mint a jég-víz határfelület.
Ban ben 2015. márciusA kutatók számolnak be, hogy mérések szerint a Hubble Space Telescope jelenlétét igazolta a subglacial óceán Ganümédész tanulmányozásával, hogyan a sarki mozog a felszínen. A sós víz nagy óceánja, amely több vizet tartalmaz, mint a Föld összes óceánja, befolyásolja Ganimédész mágneses terét, és ezáltal aurorait is.
A Ganymede-óceánon spekulációkat folytattak annak lehetséges lakhatóságáról .
Vance és mtsai 2014-ben a figyelembe vett átlagos geotermikus fluxus a 4 - 44 mW / m 2 tartományban van .
Callisto sugara van 2,410 km , a tömege 1,076 × 10 23 kg, és a sűrűsége a 1,83 g / cm 3 . A Jupiter körüli keringési sugara megközelítőleg 1 883 000 km ; A Callisto szinkron forgásban van a Jupiter körül. Nincs orbitális rezonanciában, mint a többi galilei Io , Európa és Ganymede műhold .
Számos elem felveti azt a gyanút, hogy van egy szubjégi óceán. Először, a megfigyelések szempontjából a Galileo szondával végzett mérések során megfigyelték, hogy Callisto a tökéletesen vezető testhez közeli módon reagált a Jupiter változó mágneses mezőjére ; ez az eredmény arra utal, hogy van egy nagyon vezetőképes folyadékréteg, amelynek vastagsága legalább 10 km, és amely kevesebb, mint 300 km mélységben helyezkedik el, és a legvalószínűbb magyarázat ez egy szubjégi óceán jelenlétében rejlik.
Ezen túlmenően, egy modelization által Kuskov 2005 jelzi, hogy egy subglacial óceán vastagsága 120-180 km létezhet közötti kérge jég I. vastagsága 135-150 km (és a maximum 270-315 km ) és köpenye jég. vastagsága kisebb, mint 1400 km-re , és sűrűsége 1,960 - 2,500 kg / m 3 ; e modell szerint a mag sziklák és vas keveréke lenne, amelynek sugara nem haladja meg az 500–700 km-t . Még mindig Kuskov 2005 szerint ez az óceán stabil lenne a 3,3–3,7 mW / m 2 közötti hőáram alatt , ami megfelelne a radiogén források által termelt hullámnak.