Спутники Юпитера могут согревать друг друга

В процессе приливного нагрева гравитационное притяжение спутников Юпитера и самой планеты растягивает и сдавливает спутники в достаточной степени, чтобы согреть их. В результате, некоторые из ледяных лун достаточно теплые, чтобы вместить океаны жидкой воды, а в случае скалистой луны Ио приливное нагревание превращает породу в магму.

Ранее исследователи полагали, что газовый гигант Юпитер ответственен за большую часть приливного нагрева, связанного с жидкими недрами лун, но новое исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, показало, что взаимодействие лун может быть более ответственным за нагрев, чем планета.

«Это удивительно, потому что спутники намного меньше Юпитера. Не ожидаешь, что они смогут создать такую ??большую приливную реакцию», — сказал автор статьи Хэмиш Хэй, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения в Пасадене.

Понимание влияния лун друг на друга важно, потому что может пролить свет на эволюцию лунной системы в целом. У Юпитера около 80 спутников, четыре самых больших из которых — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

«Защита подземных океанов от замерзания в геологические времена требует тонкого баланса между внутренним нагревом и потерей тепла, и все же у нас есть несколько свидетельств того, что Европа, Ганимед, Каллисто и другие луны должны быть океаническими мирами», — сказал соавтор Энтони Тринх. «Ио, ближайшая к Юпитеру луна, демонстрирует широко распространенную вулканическую активность, еще одно последствие приливного нагрева, но с более высокой интенсивностью, которые испытывали другие планеты земной группы, такие как Земля, в раннюю историю. В конечном итоге мы хотим понять источник всего этого тепло из-за его влияния на эволюцию и обитаемость многих миров в Солнечной системе и за ее пределами».

Уловка приливного нагрева — это явление, называемое приливным резонансом.

«Резонанс создает намного больше тепла», — сказал Хэй. «По сути, если толкнуть какой-либо объект или систему и отпустить, она будет колебаться с собственной частотой. Если продолжить подтолкивать систему с правильной частотой, эти колебания будут становиться все больше и больше, как у качелей. Если раскачивать качели в нужное время, они поднимутся выше, но если ошибиться со временем, и движение затухнет».

Собственная частота каждой луны зависит от глубины ее океана.

«Эти приливные резонансы были известны до этой работы, но известны только из-за приливов, вызванных Юпитером, которые могут создавать резонансный эффект только в том случае, если океан действительно тонкий (менее 300 метров), что маловероятно», — сказал Хэй. «Когда приливные силы действуют на глобальный океан, они создают на поверхности приливную волну, которая в конечном итоге распространяется вокруг экватора с определенной частотой или периодом».

Согласно модели исследователей, влияние Юпитера само по себе не может создать приливы с нужной частотой, чтобы резонировать с лунами, потому что океаны лун считаются слишком толстыми. Только когда исследователи добавили гравитационное влияние других спутников, они начали замечать приливные силы, приближающиеся к собственным частотам лун.

Когда приливы, создаваемые другими объектами в лунной системе Юпитера, соответствуют собственной резонансной частоте каждого спутника, луна начинает испытывать больший нагрев, чем из-за приливов, поднятых одним Юпитером, и в самых крайних случаях это может привести к таянию льда или камня внутри.

Чтобы спутники испытывали приливный резонанс, их океаны должны быть толщиной от десятков до сотен километров, что находится в диапазоне текущих оценок ученых. Тем не менее, к выводам исследователей есть некоторые оговорки.

Их модель предполагает, что приливные резонансы никогда не становятся слишком сильными, сказал Хэй. Он и его команда хотят вернуться к этой переменной в модели и посмотреть, что произойдет, когда они снимут это ограничение.

Хэй также надеется, что будущие исследования смогут определить истинную глубину океанов внутри этих лун.