Іо, Європа, Ганімед та Каллісто. NASA / phys.org
Астрономи дослідили припливне нагрівання галілеєвих супутників Юпітера за рахунок їхньої гравітаційної взаємодії між собою та пишуть про це у журналі Geophysical Research Letters. Виявилося, що такий процес виділяє більше тепла, ніж взаємодія супутників лише із Юпітером. Дослідження дозволить не тільки вивчити еволюцію цих супутників, але й точніше вирахувати товщину їхніх підповерхневих океанів.
Що відомо про галілеєві супутники Юпітера?
Юпітер має близько 80 супутників, серед яких найбільші Іо, Європа, Ганімед та Каллісто. Їх називають галілеєвими супутниками на честь Галілея, який їх відкрив. Вважається, що Європа, Ганімед та Каллісто містять глобальні рідкі водні океани під зовнішніми твердими крижаними поверхнями, тоді як Іо може містити внутрішній частково розплавлений силікатний океан. При цьому вони знаходяться на відстані більше 778 мільйонів кілометрів від Сонця. Дослідники припускали, що необхідну для підтримки рідкого середовища кількість тепла галілеєві супутники отримують внаслідок взаємодії з Юпітером у процесі, який називається припливним нагріванням. Припливні сили змушують супутники розтягуватися та стискатися, нагріваючи їх.
Про що дізналися вчені?
Окрім Юпітера, супутники також взаємодіють між собою. Цим процесом зазвичай нехтують, оскільки гравітаційне тяжіння Юпітера набагато більше. Але команда американських вчених з’ясувала, що самих лише припливних сил Юпітера недостатньо, щоб забезпечити таку кількість тепла на галілеєвих супутниках. Для цього вони занадто малі, проте врахування взаємодії з іншими супутниками дозволяє краще пояснити їхнє нагрівання. Це пов’язано з явищем припливного резонансу. Коли зовнішня припливна сила має певну частоту, вона створює набагато більші коливання і, відповідно, виробляє більше тепла. Резонансне збудження кожного супутника залежить від глибини його океану. Юпітер може створити резонансний ефект лише в тому випадку, коли підповерхневий океан буде неглибоким (менше 300 метрів). Це малоймовірно, адже вимірювання магнітної індукції дозволяють припустити, що океани галілеєвих супутників мають товщину щонайменше 1 кілометр, а термохімічне моделювання передбачає океани товщиною у сотні кілометрів.
Комп'ютерна симуляція показала, що припливні сили збігаються з резонансною частотою кожного супутника внаслідок їхньої взаємодії між собою. Це виробляє більше тепла, а внутрішні води або гірські породи тануть, якщо підземні океани знаходяться в потрібних діапазонах товщини, які набагато ближчі до сучасних оцінок.
Окрім описання механізму, що пояснює нагрівання супутників Галілея, модель може також допомогти розрахувати справжню глибину їхніх океанів.