новости космоса
2081 17
26 февраля 2023 22:04:32

Исследователи объяснили, как Энцелад выбрасывает частицы из своего океана

Несмотря на свои относительно небольшие размеры, Энцелад — шестой по величине из 83 спутников Сатурна — считается астрономами одним из наиболее интересных тел в нашей Солнечной системе.

Он известен тем, что распыляет крошечные частицы ледяного кремнезема. Их так много, что эти частицы являются важным компонентом второго кольца Сатурна.

Энцелад характеризуется как "океанический мир". Его океан защищен толстым слоем льда. Однако лед не захватывает океан полностью: некоторые материалы из водных просторов высвобождаются вблизи более теплого южного полюса Энцелада из больших трещин во льду, известных как "тигровые полосы".

Частицы кремнезема, которые выбрасывает Энцелад, начинают свое путешествие на морском дне, далеко под поверхностью луны — и на сегодняшний день ученые не знают, как это происходит и сколько времени занимает этот процесс.

Новое исследование, проведенное учеными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, предлагает некоторые ответы. Исследование показывает, что приливное нагревание в скалистом ядре Энцелада создает течения, которые переносят кремнезем. Он, вероятно, выделяется глубоководными гидротермальными источниками в течение нескольких месяцев.

Исследование было опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.

Группа ученых проанализировала данные об орбите Энцелада, океане и геологии, собранные космическим аппаратом НАСА "Кассини". Ученые построили теоретическую модель, которая могла бы объяснить перенос кремнезема через океан.

Активная геология Энцелада подпитывается приливными силами, когда он вращается вокруг Сатурна — луна притягивается и сдавливается гравитацией. Эта деформация создает трение как в ледяной оболочке луны, так и в ее ядре. Новая модель продемонстрировала, что трение нагревает дно океана достаточно, чтобы создать течение, которое переносит частицы кремнезема к поверхности.

"Кассини" обнаружил значительное количество газообразного водорода в шлейфах, которые вместе с кремнеземом представляют собой убедительные доказательства гидротермальной активности на дне океана. Теоретическая модель подтверждает эту гипотезу, демонстрируя правдоподобные временные рамки процесса и убедительный механизм, который мог бы объяснить, почему шлейфы содержат кремнезем. Модель также помогла бы объяснить, почему другие материалы транспортируются на поверхность вместе с частицами кремнезема.

"Наша модель обеспечивает дополнительную поддержку идее о том, что конвективная турбулентность в океане эффективно переносит жизненно важные питательные вещества с морского дна на ледяной панцирь", - сказала второй автор Эмили Хокинс, доцент физики в Университете Лойолы Мэримаунт.


(Добавил: Rolf80)

комментарии
1
Teddy92 · 27-02-2023

Если экспериментаторы обнаружили кремнезем в фонтанах, то найдется теоретик со своей моделью, которая это объяснит.
*
Еще бы из Энцелада не вылетали бы камни, ведь именно камнем, брошенным Афиной, был побит титан. Он до сих пор дышит вулканом Этной из-под камня Сицилии.

2
Acros43 · 28-02-2023

к.1
Красиво!

3
Rocketbarrel72 · 01-03-2023

"Выбрасывает" - это же означает, что скорость "выбросов" выше местной 2-й космической, так?
Формальная 2-я космическая на Энцеладе - это 0,239 км/с (860,4 км/ч). Вращения считай что нет, так что оно выбросам не помогает.
И что же, "криовулканизм" разгоняет вещество до околозвуковых скоростей? Не слишком ли фантастическое предположение?
М.б. реальная эффективная "вторая космическая" для Энцелада много меньше расчетной... как вам такое? Тогда и никакого "зверского" криовулканизма не потребуется, чтобы обеспечить выбросы... Они уходят на малой скорости и не требуют большой энергии.

4
Rocketbarrel72 · 01-03-2023

На Титане - что-то аналогичное. Там такая большая утечка атмосферы, что для её моделирования приравнивали нулю вообще всякую гравитацию Титана, и о ужас, модель сходилась с данными наблюдения. "...что при первых попытках объяснить феномен [газового] тора Титана предлагалась модель, в которой Титан считался движущимся безмассовым точечным источником, изотропно испускающим частицы с теми или иными характерными скоростями. При этом «гравитационное поле спутника игнорировалось» , и рассматривалось движение испущенных атомов в бесстолкновительном режиме при действии тяготения только Сатурна. При правильно выбранных скоростях испускания, этот до предела упрощённый подход давал адекватную геометрию поперечного сечения тороидального облака, с его растянутостью в радиальном направлении примерно от 9 до 35 радиусов Сатурна"
---
Гипотеза о полном отсутствии гравитации у Энцелада и Титана - это перебор )
Но гипотеза об экстремально малой сфере действия гравитации у этих спутников - как раз то, что требуется, чтобы объяснить наблюдаемые явления. Если исходить из предположения, что на Титане гравитация действует на 400 км от поверхности, а на Энцеладе - на 50 км от поверхности, то это более чем вполне согласуется с движением выброшенных частиц и газов в обоих случаях.

5
Teddy92 · 01-03-2023

Средняя скорость молекул воды порядка 600 м/с. Температура в разломах около 9 С. Так что 240 м/с это плевое дело для гейзера на Энцеладе. И не надо никакого напора - чистое испарение в вакуум с тройной космической скоростью

6
Teddy92 · 01-03-2023

t около 0 С. Лапой не попал.

7
Teddy92 · 01-03-2023

Но молекулы еще имеют разные скорости по Максвеллу. Так что хвост распределения еще быстрей.

8
Rocketbarrel72 · 01-03-2023

Там средняя температура на поверхности - минус 200 по Цельсию. Чтобы такое разогреть до нуля - нужен не слабый источник энергии. Температура этих выбросов - какая?
astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=1770
Есть фото в ИК-лучах, но какая температура у потоков - не указано. Может и не ноль вовсе, а тоже -200.
И на этом фото не сказать, чтобы потоки куда-то отклонялись гравитацией Энцелада. Даже те, которые явно под углом к местному горизонту выходят на поверхность - дальше идут прямолинейно, а не отклоняются по параболе.

9
Rocketbarrel72 · 01-03-2023

250 кг в секунду на скорости 240 м/с - это 60.000 Ньютонов или 6000 Кгс, или 6 тонн-силы. На нем реактивный двигатель РД-0146Д ))

10
Teddy92 · 03-03-2023

Не 240 м/с, а 600 м/с. Так что там больше 2-х РД 0146Д. Все же целый спутник радиусом 1500 км. Это не фунт изюма.
Если бы поверхность былабы не - 200, то он весь бы фонтанировал и вода бы вся на нем пропала. А так только в разломах потихоньку кипяточек снизу просачивается. Ремонтников нет, поэтому теплотрасса на Энцеладе так и парит.

11
Rocketbarrel72 · 03-03-2023

600 - это две скорости звука. Чтобы поток до такого разогнать - нужно сопло Лаваля. Сам по себе поток, даже расширяясь в вакуум, так шустро не разгонится. Где-то внутри Энцелада должно быть место, где скорость потока превышает скорость звука, и возникает ударная волна. Что-то как-то фантастичненько.

12
Rocketbarrel72 · 03-03-2023

==Все же целый спутник радиусом 1500 км.==
Не радиусом 1500, а диаметром 500 км ))
Масюточный он. Но умеет писать кипятком. Или не кипятком.

13
Rocketbarrel72 · 03-03-2023


Самая лучшая фотка Энцелада, которую удалось найти.
Нет никаких признаков тяготения около Энцелада. Ни одной струи, изогнутой по параболе.
Так что гипотеза про 50 км сферу действия гравитации Энцелада - перебор. Похоже, там она заканчивается примерно на поверхности "планеты".

14
Teddy92 · 04-03-2023

600 м/с это скорость молекул в жидкой воде при 0 С. Сопло Лаваля или еще что то нужно, чтобы разогнать поток в атмосфере. При истечении в вакуум ничего не надо. Молекулы и так имеют скорость теплового движения.

15
Teddy92 · 04-03-2023

Откуда там взяться параболе?
Первая космическая означает, что тело летит параллельно поверхности. Уже не парабола. А тут две с лишним скорости. Так что завиральной идее пропадания силы тяжести никаких оправданий.

16
Rocketbarrel72 · 04-03-2023

Ну все не верно:
1) ==Первая космическая означает, что тело летит параллельно поверхности.==
Первая космическая скорость - это скорость кругового орбитального движения _если_ вектор скорости направлен горизонтально. Т.е. это наименьшая скорость, при которой возможно движение по замкнутой орбите.
Если скорость "пробного тела" по модулю равна первой космической, но направлена на горизонтально, а под углом к горизонту - то такое пробное тело опишет кусок эллипса (в "узком" месте очень похожего на кусок параболы), и врежется в "планету".
Вторая космическая скорость - эта наименьшая скорость, имея которую, пробное тело может уйти от тяготеющей планеты. Как раз при такой скорости тело будет двигаться по параболе. Вторую космическую скорость иногда так и называют - "параболическая". Если скрость еще выше, то тело будет двигаться уже по гиперболе, и чем выше скорость - тем меньше будет изогнута гипербола.
Таким образом, все выходящие из Энцелада частицы должны двигаться по кривым (кусочек эллипса, парабола, гипербола) , если Энцелад - тяготеющее тело. Прямые лини могут быть в одном из двух случаев:
А) Энцелад не имеет тяготения за пределами своей поверхности.
Б) Скорость "пробных тел" в несколько раз выше второй космической, и по этому гиперболы траекторий близки к прямым линиям настолько, что их изгиб невозможно заметить. Для этого требуются скорости порядка 1-2 км/с, причем скорости, одинаковые для всех частиц струи. Иначе медленные частицы чертили бы кривые, а только самые быстрые - летели бы по почти прямой.
2) == Сопло Лаваля или еще что то нужно, чтобы разогнать поток в атмосфере. При истечении в вакуум ничего не надо.===
Чтобы создать сверхзвуковой поток - надо. Даже если сжатый водяной пар или газ свободно расширяется в вакуум, и ему ничего не мешает, то и тогда он сам по себе будет расширяться лишь со скоростью звука, и не больше того. Даже раскаленная плазма ядерного взрыва в вакууме расширяется со скоростью звука (которая в горячей плазме, конечно же, много-много выше привычных 0,334 м/с)
3) Как выглядят траектории частиц при извержении вулкана на тяготеющей планате - показано на фото ниже. Чем выше скорость частицы, тем длиннее и прямее траектория её полета.

17
Rocketbarrel72 · 04-03-2023

Теоретически возможен случай прямой линии при второй космической скорости, но для этого требуется, чтобы её вектор был изначально направлен _строго_ в зенит. Тогда пробное тело будет двигаться по прямой линии при любом модуле скорости. Это как камень, брошенный вертикально вверх. Разумеется, таким исключительным случаем невозможно объяснить прямолинейное движение всех частиц, извергаемых Энцеладом.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!