Реки на астероидах? Как долго вода может оставаться жидкой на безвоздушных мирах?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вопрос о наличии жидкой воды за пределами Земли волнует человечество уже не одно десятилетие. Особый интерес представляют безвоздушные небесные тела, такие как Веста, Церера и Европа, где следы былой водной активности могут скрываться под ледяной коркой. Но как долго вода, или, возможно, рассолы, могут оставаться жидкими в условиях крайне низкого давления после удара метеорита? Эксперименты, проведенные в лаборатории реактивного движения NASA, проливают свет на эту загадку.

Представьте себе безвоздушный мир, лишенный привычной нам атмосферы. Метеорит врезается в поверхность, высвобождая скрытые под поверхностью запасы льда. В условиях вакуума лед может не только таять, но и мгновенно испаряться. Но что если в этой смеси присутствуют соли? Именно этот вопрос лег в основу экспериментов, проведенных с помощью уникальной установки DUSTIE, имитирующей условия на безвоздушных небесных телах.

Жидкая вода в космосе, иллюстрация
Жидкая вода в космосе, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Ученые моделировали падение метеорита, создавая резкое падение давления в камере с водой, рассолом и смесью воды/рассола с частицами различного размера и формы, имитирующими реголит. Оказалось, что чистая вода замерзает в вакууме практически мгновенно. А вот рассол, содержащий 23% хлорида натрия (поваренной соли), демонстрирует удивительную живучесть. Даже в условиях экстремально низкого давления он оставался жидким на протяжении десятков минут. Это открытие имеет колоссальное значение для понимания процессов, формирующих рельеф безвоздушных миров.

Примеры особенностей, которые, согласно прямым наблюдениям и лабораторному моделированию, могут быть образованы в результате деятельности рассолов/жидкой воды на телах без воздуха/без атмосферы. (a) Гладкие равнины на Европе (из Fagents 2003; Lesage et al. 2020). (b) «Паук» в кратере Мананнан. (c) Овраги и лобастые отложения на Марсе и (d) лабораторное моделирование, где канал образуется в результате плавления рассольного блока (Massé et al. 2016). (e) Массовое вымывание на Марсе, образовавшееся в результате левитации осадочных пород под действием воды (Raack et al. 2017).
Примеры особенностей, которые, согласно прямым наблюдениям и лабораторному моделированию, могут быть образованы в результате деятельности рассолов/жидкой воды на телах без воздуха/без атмосферы. (a) Гладкие равнины на Европе (из Fagents 2003; Lesage et al. 2020). (b) «Паук» в кратере Мананнан. (c) Овраги и лобастые отложения на Марсе и (d) лабораторное моделирование, где канал образуется в результате плавления рассольного блока (Massé et al. 2016). (e) Массовое вымывание на Марсе, образовавшееся в результате левитации осадочных пород под действием воды (Raack et al. 2017).
Автор: Michael J. Poston et al 2024 Planet. Sci. J. 5 233 DOI 10.3847/PSJ/ad696a CC-BY 4.0 Источник: iopscience.iop.org

Добавление частиц, имитирующих реголит, ускоряло замерзание как воды, так и рассола. Это может быть связано с уменьшением общего объема жидкости в образце или с тем, что частицы выступают в качестве центров кристаллизации льда. Однако, в реальных условиях на Весте и Церере толщина потоков, вероятно, значительно больше, чем в лабораторных экспериментах, что может увеличить время, необходимое для полного замерзания.

Примеры морфологии оврагов и лобастых отложений на Весте и Церере и схема предполагаемого механизма их образования. (a) Кратер Корнелия на Весте, содержащий криволинейные овраги и лобастые отложения. (b) Примеры лопастных отложений (длинные белые стрелки) и надрезанного криволинейного оврага (короткие белые стрелки). (c) Кратер Хаулани на Церере, содержащий лобастые отложения. (d) Пример лопастного отложения (черные стрелки). (e) Кратер Фонтея на Весте, содержащий линейные овраги. (f) Пример линейного оврага (белые стрелки), образованного отложением двух долей сухого материала. (g)-(i) Схематическое изображение трех основных этапов формирования морфологии оврагов и лопастных отложений на Весте. Единственное отличие для Цереры заключается в том, что водяной лед естественным образом эндогенно распределен по всей коре Цереры. Панели (g)-(i) адаптированы из Scully et al. (2015) с разрешения авторов.
Примеры морфологии оврагов и лобастых отложений на Весте и Церере и схема предполагаемого механизма их образования. (a) Кратер Корнелия на Весте, содержащий криволинейные овраги и лобастые отложения. (b) Примеры лопастных отложений (длинные белые стрелки) и надрезанного криволинейного оврага (короткие белые стрелки). (c) Кратер Хаулани на Церере, содержащий лобастые отложения. (d) Пример лопастного отложения (черные стрелки). (e) Кратер Фонтея на Весте, содержащий линейные овраги. (f) Пример линейного оврага (белые стрелки), образованного отложением двух долей сухого материала. (g)-(i) Схематическое изображение трех основных этапов формирования морфологии оврагов и лопастных отложений на Весте. Единственное отличие для Цереры заключается в том, что водяной лед естественным образом эндогенно распределен по всей коре Цереры. Панели (g)-(i) адаптированы из Scully et al. (2015) с разрешения авторов.
Автор: Michael J. Poston et al 2024 Planet. Sci. J. 5 233 DOI 10.3847/PSJ/ad696a CC-BY 4.0 Источник: iopscience.iop.org

Еще один интересный результат — образование твердой корки на поверхности рассола. Эта корка, подобно крышке, изолирует оставшуюся жидкость от вакуума и замедляет ее испарение. Подобный феномен наблюдается и на Земле, например, в лавовых трубках, где застывшая лава защищает расплавленную породу внутри.

Данные по температуре и давлению для АО-1А/рассола при различных условиях смешивания и перемешивания. Все данные по температуре относятся к TC3 (самый глубокий TC), а данные по давлению - к массонезависимому датчику.
Данные по температуре и давлению для АО-1А/рассола при различных условиях смешивания и перемешивания. Все данные по температуре относятся к TC3 (самый глубокий TC), а данные по давлению — к массонезависимому датчику.
Автор: Michael J. Poston et al 2024 Planet. Sci. J. 5 233 DOI 10.3847/PSJ/ad696a CC-BY 4.0 Источник: iopscience.iop.org

Введение перемешивания в рассол с помощью специального вращающегося элемента привело к неожиданным результатам. Интенсивное перемешивание разрушало формирующуюся корку и ускоряло замерзание. Это говорит о том, что динамика потоков на Весте и Церере может играть ключевую роль в сохранении жидкости.

Эти эксперименты показывают, что наличие солей может значительно продлить жизнь жидкой воды на безвоздушных небесных телах. Образование защитной корки также способствует сохранению жидкости. Однако, влияние динамики потоков на процесс замерзания требует дальнейшего изучения. Полученные результаты открывают новые горизонты в понимании эволюции безвоздушных миров и поиска следов внеземной жизни. Возможно, именно в этих скрытых резервуарах рассола, защищенных ледяной коркой, таится ключ к разгадке одной из самых больших тайн Вселенной.

1 комментарий

728627443@vkontakte
Все это надо увидеть.вживую испытать на этих планетах, а так гадаем на кофейной гуще.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Крымская АЭС: почему атомную станцию, которую строили почти 10 лет, так и не запустили

В конце 1960-х годов советские специалисты анализировали топливно-энергетический баланс страны и пришли к выводу, что европейская часть СССР в обозримой перспективе может столкнуться с дефицитом...

Кракатау почти стёр жизнь с нескольких островов — биологи больше века наблюдали, кто вернётся первым

После извержения Кракатау в августе 1883 года несколько островов в Зондском проливе выглядели так, словно их начали создавать заново. Большая часть самого Кракатау исчезла в море, а уцелевшая...

Чем отличается речная креветка от морской с точки зрения вкуса: биология и кулинария

Клетки морских креветок накапливают свободные аминокислоты для осмотической защиты в соленой воде плотностью около 35 г/л. Суммарная концентрация этих веществ в мышечной ткани морских видов...

Зачем в России разрабатывают новые дирижабли и где их собираются использовать

Доставить оборудование в посёлок, к которому нет постоянной дороги, бывает сложнее, чем изготовить его на заводе. Зимой можно дождаться зимника, летом — навигации по реке, а срочный груз...

Обзор игровой механической клавиатуры на магнитных переключателях Epomaker HE60 V2

Игровые клавиатуры с магнитными переключателями постепенно становятся популярнее благодаря возможности регулировать точку срабатывания клавиш, использовать аналоговый ввод и настраивать...

Зачем ресиверу Marantz 2252B два входа для винила: инженерный расчет 1977 года против аудиомифов

В 1977 году компания Marantz выпустила интегральный стереоресивер Model 2252B массой 14,2 кг, выдававший 52 Вт на канал при нагрузке 8 Ом с коэффициентом гармонических искажений менее 0,05%....