Subglacial tai subglacial meressä on valtameren alla paksu jääkerros ja joiden olemassaoloa epäillään vahvasti sisäisessä rakenteessa useiden taivaankappaleiden vuonna aurinkokunnan , kuten Jupiterin luonnon satelliittien , kuten Euroopassa ja Ganymedes . Jäätymättömien valtamerien sanotaan olevan universumin nestemäisen veden muoto . Niiden muodostuminen johtuisi kahden tekijän yhdistelmästä: toisaalta taivaankappaleen ytimessä ja vaipassa oleva lämmönlähde (johtuen radioaktiivisista hajoamisista tai vuorovesi-vaikutuksesta tapahtuvasta kuumennuksesta ) ja toisaalta 'ylempi kiinteän jään kerros, joka on riittävän paksu tuottamaan korkea paine ja muodostamaan lämpöeristimen satelliitin ulkolämpötilan (esimerkiksi erittäin matala, esimerkiksi Euroopassa noin 100 K ) ja pisteen välillä, jossa lämpötila voi nousta veden nesteyttämiskohta.
Olemassaoloa subglacial valtameren epäillään pinnan alla monet taivaankappaleiden vuonna aurinkokunnan : planetoidit ( Ceres ja Pluto ) ja luonnon satelliitteja sekä jättiläisplaneettoihin ( Eurooppa , Ganymedeksen ja Callisto varten Jupiter , Mimas , Titan , Dione ja Enceladus. ja Saturnus , ja Triton varten Neptune ).
Taivaankappaleen sisäiset lämmönlähteet potentiaalisen jäätikön valtameren alkupäässä ovat seuraavat:
Taivaankappale, joka sisältää jäätikön valtameren, voidaan kuvata kaavamaisesti sellaisenaan:
Mallista riippuen, eri vaiheissa vettä jää aiheuttaa useita peräkkäisiä kerroksia jään ja veden näyttää, riippuen lämpötilat ja paineet saavutettu; seurauksena on mahdollista, että taivaankappaleessa on useita erillisiä valtameriä, tai että jääkerrokset eristävät tämän valtameren vaipasta.
Koska näitä jääkauden valtameriä on periaatteessa vaikea havaita, useiden epäsuorien keinojen avulla voimme epäillä niiden olemassaoloa:
Suurin osa tieteellisistä tutkimuksista koostuu taivaankappaleen sisäisen rakenteen mallien kehittämisestä ja vertailusta näihin havaintotuloksiin. Kun paras malli sisältää valtameren olemassaolon jääpeitteen alla ja tuottaa yksinkertaisimman selityksen, tämän meren olemassaoloa epäillään erittäin voimakkaasti.
Tähän mennessä (2017) ei kuitenkaan ole suoraa näyttöä näiden valtamerien esiintymisestä; tällainen todistus edellyttäisi todennäköisesti koettimen käyttöä, joka pystyy kaivamaan ylempään jääkerrokseen ja joka pystyy todistamaan nestekerroksen olemassaolon.
Säde Euroopassa on 1562 km: n päässä , sen massa 4,8 x 10 22 kg, ja sen keskimääräinen tiheys on 3,01 g / cm 3 . Sen kiertoradan säde Jupiterin ympärillä on noin 670900 km ; Eurooppa kiertää synkronisesti Jupiterin ympärillä. Euroopan kiertorata on orbitaaliresonanssissa Ion ja Ganymeden kanssa suhteissa 2: 1 ja 1: 2.
Magneettikentän vaihtelu, jääpinnan ilmeinen irtoaminen koko satelliitista, joka on merkitty lineaarien kulkeutumisella Jupiter-Eurooppa-akseliin nähden) johtaa hypoteesiin, että jään alla on jatkuva suolameri vesi (sähkönjohdin), jonka kasvatus johtaisi haihdutuksen jälkeen linjoilla havaittuihin suolakertymiin .
Näyttävin esimerkki on kaaoksen alue , joka on melko yleinen rakenne Euroopassa, ja joka voidaan tulkita alueiksi, joissa jäätikön valtameri on sulanut jäisen kuoren läpi. Tämä tulkinta on hyvin kiistanalainen. Suurin osa Eurooppaa tutkineista geologeista kannattaa niin sanottua "paksun jään" mallia, jossa valtameri ei koskaan tai korkeintaan harvoin ole vuorovaikutuksessa suoraan pinnan kanssa.
26. syyskuuta 2016NASA paljastaa useita havaintoja tehdään käyttäen Hubblen tukevat sitä hypoteesia, että päästöt vettä plumes (muodossa höyryn) esiintyy pinnalla Euroopassa. Jos nämä havainnot pitävät paikkansa, niin tällaiset vesiputket mahdollistaisivat näytteenottamisen kuun jäätikön valtamerestä ilman poraamista ylempään jääpeitteeseen.
Jääpaksuuden arviointiin käytettävät mallit antavat arvoja muutamasta kymmeneen kilometriin. Kuskov 2005: n mukaan 80–150 km paksuisen jääkerroksen alla, joka edustaa 6,2–9,2 % Euroopan massasta, voisi olla suolainen valtameri, jonka syvyys olisi 105–145 km vaipan erilaistumistilan mukaan. .
Lämpötilakeskiarvot Euroopan pinnalla vaihtelevat päiväntasaajan noin 110 K: sta ( -160 ° C ) pylväitä kohti vain 50 K: iin ( -220 ° C ), mikä tekee Euroopan kuoresta jäisen liian kovaa kuin graniitti.
Paksun jäämallin paras vihje on suurten kraatterien tutkimus: suurempia iskurakenteita ympäröivät samankeskiset renkaat ja ne näyttävät olevan täynnä suhteellisen tasaista tuoretta jäätä. Näiden tietojen ja vuoroveden perusteella voimme arvioida jääpeitteen paksuuden 10-30 kilometrillä, johon sisältyy tietty paksuus vähemmän kylmää ja sitkeämpää jäätä, mikä johtaisi jääpaksuuteen. noin 150 kilometriä. Tämä johtaa siihen, että Euroopan valtameret ovat 3 × 10 18 m 3 eli kaksi kertaa suuremmat kuin valtameret. Ohut jäämallissa jää olisi vain muutama kilometri paksu. Mutta useimmat planetologit päättelevät, että tämä malli ottaa huomioon vain Euroopan kuoren ylemmät kerrokset, jotka käyttäytyvät joustavasti vuorovesien vaikutuksesta.
Esimerkki on taivutusanalyysi, jossa kuori mallinnetaan tasoksi tai palloksi, joka on kuormitettu ja taipunut painon alla. Tämän tyyppinen malli viittaa siihen, että kuoren ulommalla elastisella osalla olisi vain 200 m . Jos Euroopan jääpeite on vain muutama kilometri, se tarkoittaisi, että avoimet linjat tekisivät säännöllisiä kontakteja sisätilojen ja pinnan välillä , mikä aiheuttaisi kaoottisten alueiden muodostumista.
Lämmitys radioaktiivisella hajoamisella, jonka oletetaan olevan samanlainen kuin maapallon (watteina / kg kivikilometriä), ei pysty tarjoamaan tarvittavaa lämpenemistä Eurooppaan, koska pinta-alayksikköä kohden on paljon pienempi kuu, koska kuu on pienempi, mikä saa energian haihtumaan nopeammin.
Ensimmäiset merkinnät maanalaisesta valtamerestä tulevat vuoroveden lämmitysjärjestelmää koskevista teorioista (se on seurausta Euroopan hieman epäkeskisestä kiertoradasta ja muuten kiertoradan resonanssista muiden Galilean satelliittien kanssa). Lämpöenergia syötetään pitää tämän valtameren neste olisi peräisin vuorovesi vuoksi epäkeskisyys kiertoradalla, myös toimii moottorina geologisen Pintojen aktiivisuus jään.
Melosh et ai. 2004 raportoi, että pinnan geotermisen virtauksen arvioidaan olevan luokkaa 50 mW / m 2 , josta osa tulee taivutuksesta pinnallisen jääpeitteen vuoroveden vaikutuksesta; Euroopan kivinen ydin tuottaisi pelkästään radiogeenisen lämmön perusteella geotermisen virtauksen 8 mW / m 2 , joka voitaisiin kaksinkertaistaa siinä tapauksessa, että vuorovesi lämpenee myös satelliitin syvyydessä.
Vuoden 2008 lopulla ehdotettiin, että Jupiter pystyi pitämään valtameret lämpiminä vuorovesi-aalloilla, mikä on tosin heikko, mutta ei nolla, päiväntasaajan tasolta kiertoradan tasolle. Tällainen vuorovesi, jota ei ollut aiemmin otettu huomioon, tuottaa Rossby-aaltoja , joiden nopeus on pieni, muutama kilometri päivässä, mutta joka voi sisältää merkittävää kineettistä energiaa. Tämän hetkisen arvion mukaan aksiaalisen kallistuksen suuruusluokkaa 1 ° Rossbyn aallonresonanssit pystyivät varastoimaan 7,3 × 10 18 J kineettistä energiaa tai 200 kertaa määräävän vuorovesi-virran määrän.
Tämän energian häviäminen voi olla tärkein lämpöenergian lähde meressä. Olisi vielä määriteltävä energian tasapaino aaltojen muodostumisen ja lämpömuodon hajoamisen välillä.
Paineen nousu syvyydessä Euroopassa on luokkaa 1,3 MPa / km . Tämä johtaa valtameren pohjaan, jonka oletetaan olevan 100 km paksu 15 km paksun jääkerroksen alla , suuruusluokkaa 150 MPa ; tätä arvoa voidaan verrata pohjaan Mariaanien hauta on maapallolla , suuruusluokkaa 110 MPa ja syvyys +11,034 km: n päässä .
Tämän valtameren lämpötilaprofiilista voidaan muotoilla kaksi hypoteesia. Toisaalta lämpötila voi olla yhtä suuri kuin veden jäätymispiste sen rajapinnassa jääkerroksen kanssa, tai toisaalta se voi olla yhtä suuri kuin hieman korkeampi lämpötila, joka vastaa suurinta vesitiheyttä. Melosh et ai. 2004 tuottavat mielenosoituksen, jonka avulla voidaan vastata kahteen hypoteesiin arvioimalla konvektiossa olevan merimalli ja melkein isoterminen (gradientti luokkaa 0,011 K / MPa ), erotettuna jääkerroksesta ohuella kerroksella, vakaa ja kerrostunut vesi (jota kirjoittajat kutsuvat "stratosfääriksi"), noin 200 m paksu , jonka lämpötila on sen jäätymispisteen lämpötila; tässä mallissa lämpötilaprofiili olisi seuraava:
Ganymeden säde on 2634 km , sen massa on 1,48 × 10 23 kg ja keskimääräinen tiheys on 1,95 g / cm 3 . Sen kiertoradan säde Jupiterin ympärillä on noin 1 070 000 km ; Ganymede pyörii synkronisesti Jupiterin ympäri. Ganymeden kiertorata on orbitaalisessa resonanssissa Ion ja Euroopan suhteisiin 4: 1 ja 2: 1.
1970-luvulla NASA: n tutkijat epäilivät paksun valtameren läsnäoloa kahden jääkerroksen välillä, toisen yläosassa ja toisen alareunassa. 1990-luvulla NASAn Galileo- koetin lensi Ganymeden yli ja vahvisti kuun valtameren olemassaolon.
Tutkimus on julkaistu vuonna 2014, kun otetaan huomioon realistiset termodynamiikan veden ja suolan vaikutusta viittaa siihen, että Ganymedeksellä voi olla useita kerroksia valtamerten erottaa eri vaiheissa jäätä . Alin nestekerros olisi aivan kiven vaipan vieressä . Kiven ja veden välinen kosketus voi olla tärkeä tekijä elämän alkuperässä . Tutkimuksessa mainitaan myös, että äärimmäisten syvyyksien vuoksi (noin 800 km kallioiseen "merenpohjaan") lämpötilat konvektiivisen (adiabaattisen) valtameren pohjassa voivat nousta jopa 40 K jää-vesirajapinnan lämpötilojen yläpuolelle.
Sisään maaliskuu 2015Tutkijat raportoivat, että tekemien mittausten Hubble Telescope osoittautui läsnäolon subglacial valtameren Ganymedeksellä tutkimalla miten sen revontulia liikkua pinnalla. Suuri suolaisen veden valtameri, joka sisältää enemmän vettä kuin kaikki maapallon valtameret, vaikuttaa Ganymedesin magneettikenttään ja siten sen auroriin.
Ganymeden valtameriä on spekuloitu sen mahdollisesta asuttavuudesta .
Vance et ai. 2014, keskimääräinen geoterminen virtaus on välillä 4-44 mW / m 2 .
Kalliston säde on 2410 km: n päässä , sen massa on 1,076 x 10 23 kg, ja sen tiheys on 1,83 g / cm 3 . Sen kiertoradan säde Jupiterin ympärillä on noin 1 883 000 km ; Callisto pyörii synkronisesti Jupiterin ympäri. Se ei ole kiertoradalla, kuten muut Galilean satelliitit Io , Eurooppa ja Ganymede .
Useat tekijät johtavat epäilemään jäätikön valtamerta. Ensinnäkin havaintojen näkökulmasta havaittiin Galileo- koettimella tehdyissä mittauksissa, että Callisto reagoi Jupiterin vaihtelevaan magneettikentään tavalla, joka oli lähellä täysin johtavaa kappaletta ; tämä tulos viittaa siihen, että on olemassa erittäin johtavan nesteen kerros, jonka paksuus on vähintään 10 km ja joka sijaitsee alle 300 km : n syvyydessä, ja todennäköisin selitys on jäätikön valtameren läsnäollessa.
Lisäksi Kuskov 2005: n mallinnus osoittaa, että 120-180 km: n paksuinen jäätikön valtameri voi olla 135-150 km (ja enintään 270-315 km ) paksun jääkuoren I ja jäävaipan välillä. paksuus alle 1400 km ja tiheys alueella 1 960 - 2 500 kg / m 3 ; tämän mallin mukaan ydin olisi kivien ja raudan seoksen muodossa, jonka säde ei ylitä 500-700 km . Vielä Kuskov 2005: n mukaan tämä valtameri olisi vakaa lämpövirran ollessa alueella 3,3 - 3,7 mW / m 2 , mikä vastaisi radiogeenisten lähteiden tuottamaa virtausta.