Вода во льдах кипит: новое открытие объясняет взрывной криовулканизм
Каким образом непредсказуемое поведение воды связано с чрезвычайно холодными лунами нашей звездной системы?
Именно этот вопрос заинтересовал исследователей из университета Шеффилда. Для изучения этого вопроса они воссоздали условия, существующие на Европе и Энцеладе, в лабораторных условиях. Эти луны, вращающиеся вокруг Юпитера и Сатурна соответственно, имеют ледяную поверхность и внутренние океаны, насыщенные солью. Вода играет ключевую роль в формировании и обновлении поверхности этих ледяных тел, благодаря процессу, называемому криовулканизмом. В этом процессе вода проявляет себя иначе, чем на Земле, где её состояние меняется при 0°C и 100°C.
В земных условиях вулканизм — извержение расплавленной лавы, газов и горных пород. Однако на ледяных планетах водяной лед может выполнять аналогичную функцию. Это явление, получившее название криовулканизма, определяется как извержение воды или других летучих веществ, находящихся в жидком или газообразном состоянии, которые обычно замерзают на поверхности спутника.
Фактически криовулканизм перераспределяет воду, аммиак и метановые льды из недр на поверхность ледяного мира. Европа и Энцелад — яркие примеры этого процесса. Он также наблюдается на ледяных планетах Ганимед, Каллисто, Тритон и Плутон. Этот процесс требует исключительно низких температур, например, на Энцеладе температура поверхности достигает -193 °C. Водяные гейзеры выбрасывают пар и частицы льда в космос, демонстрируя криовулканизм во взрывной форме. На Европе температура колеблется от -160 °C до -220 °C, что делает лед очень твердым.
Помимо взрывного криовулканизма, существует эффузивный криовулканизм, при котором лед течет подобно лаве. Группа исследователей из Шеффилда под руководством доктора Броза изучала именно эту форму, так как в этом процессе вода замерзает и кипит при необычных температурах. Они смоделировали поведение воды в условиях низких температур и вакуума, характерных для внешних ледяных лун.
Для этого они использовали камеру низкого давления, названную "Джордж", и записывали на видео, как вода ведет себя в изменяющихся условиях. Снизив давление, они увидели, что вода начала кипеть даже при низкой температуре. Кипение приводило к образованию водяного пара, который охлаждал воду. В этот момент в кипящей воде начали формироваться куски льда. В итоге образовалась ледяная корка, под которой вода продолжала кипеть, согласно universetoday.
Уточнения
Вулкани́ческая ла́ва (от итал. lava) — раскалённая вулканическая масса, изливающаяся или выбрасываемая на поверхность при извержениях вулканов.