V-kosmose.com

Приливы на Юпитере не могут быть источником вулканизма Ио и океанов на Европе

Приливы на Юпитере не могут быть источником вулканизма Ио и океанов на Европе

Энергия, поставляемая для нагрева четырех основных спутников Юпитера, в частности Ио, вулканического происхождения и Европы и ее глобального океана, будет исходить в основном не от приливных сил Юпитера, а от самих этих спутников, расположенных друг над другом.

Грубо говоря, большинство математических и физических инструментов, которые до сих пор используются в небесной механике для понимания движений и форм звезд под действием гравитации, были введены в действие между 1750 и 1850 годами благодаря работе Лагранжа, Лапласа, Гаусса и Гамильтона, не забывая про Даламбера, Эйлера, Лежандра, Пуассона и Якоби. По этому поводу мы можем обратиться к трактату Лагранжа по аналитической механике и к трактату Лапласа по небесной механике, чтобы убедиться в этом, или для тех, кто более спешит и не хочет вдаваться во все детали теорий возмущений. эллиптическая или потенциальная, можно рассмотреть работу покойного Андре Брахика - «Планеты и спутники: пять уроков по астрономии».

Приливные силы у спутников

Аппарат Галилео отобразил темное пятно, созданное извержением в 1997 году

Аппарат Галилео отобразил темное пятно, созданное извержением в 1997 году

Инструменты внесли свой вклад в успешную навигацию миссий «Вояджер» по открытию миров Юпитера и Сатурна, не забывая при этом мир Нептуна. Дополненные описанием теории тепла Фурье, они побудили Стэна Пила, Патрика Кассена и Р.Т. Рейнольдса опубликовать в 1979 году статью, в которой они утверждали, что из-за приливных сил, возникающих в результате влияния Юпитера, Ганимеда и Европы, внутри Ио должно было производиться много тепла.

Тепло, исходящее от рассеяния энергии, участвующей в деформациях спутников Юпитера, должно было вызвать значительный вулканизм. Фактически, через несколько дней после этой публикации, в марте 1979 года, Линда Морабито, в то время инженер-навигационный инженер в команде миссии «Вояджер-1», заметила любопытную деталь на фотографиях, сделанных космическим кораблем. Она решила  внимательно присмотреться к нему поближе, так что, благодаря ее работе, позже он оказался проявлением вулканического серного шлейфа высотой 300 км.

Южная полярная область Ио в мозаике Вояджера-1

Южная полярная область Ио в мозаике Вояджера-1

Миссия «Вояджер» также показала, что в Европе есть глобальная льдина и, что еще лучше - океан под этим льдом. Миссия «Галилео», которая последует за более детальным изучением спутников Юпитера и газового гиганта, вращаясь вокруг него с 1995 по 2003 год, подтвердила полученные результаты и помогла сделать вывод о том, что должны быть океаны жидкой воды под поверхностью Ганимеда и Каллисто, двух других главных спутников Юпитера.

До сих пор считалось, что основной источник тепла, излучаемого в недрах этих звезд, происходит от приливных сил Юпитера, разминающих и деформирующих твердые, но упругие тела, которые они составляют, тем самым нагревая их, как газообразное тело при аналогичных различных давлениях.

Механические резонансы в океанах

Но теперь Хэмиш Хэй, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения в Пасадене (Калифорния), и Энтони Тринх, также научный сотрудник Лаборатории Луны и планет в Университете Аризоны, только что опубликовали публикацию вместе со своим коллегой-планетологом Исаму Мацуямой, в которой они ставят под сомнение эту теорию.

Ледяной спутник Юпитера – Европа

Ледяной спутник Юпитера – Европа

Чтобы понять, почему они пришли к такому выводу, мы должны вспомнить, что такое явление резонанса в механике. Любой ребенок знает пример этого, когда он катается на качелях с другим ребенком и просит их подтолкнуть его. Это можно сделать только на определенной частоте - резонансной частоте - как ее называют физики. Если вы все равно будете толкать, раскачка не только не усилится, но и может быть остановлена.

У физических систем также могут быть собственные резонансные частоты, которые будут вызывать их движения, в частности, в форме колебаний, которые будут усиливаться, если они «возбуждены» силами, изменяющимися в соответствии с этими частотами.

Трое исследователей обнаружили, что существуют частоты для механических волн, рассеивающих тепло в океанах, которыми обладают спутники Юпитера, даже магма. Количество рассеиваемого тепла будет больше на этих частотах, значения которых зависят, в частности, от толщины этих океанов.

Все проведенные расчеты с учетом этих расчетных толщин для каждого спутника, которые варьируются от нескольких десятков до нескольких сотен километров, показали, что приливные силы Юпитера, периодически колеблющиеся в соответствии с движениями спутников, не были достаточно близки к недавно оцененным частотам производства тепла, чтобы учесть существование океанов. Однако эти частоты хорошо соответствуют частотам, вызываемым относительными движениями и расстояниями между лунами.

Однако для подтверждения этой новой теории предстоит еще много работы.