_ Grosimea cojii de gheață dezvăluie temperatura apei în lumi oceanice

Cu zeci de ani înainte ca vreo sondă să scufunde un deget de la picior – și un termometru – în apele din lumi oceanice îndepărtate, astrobiologii de la Cornell au conceput o modalitate nouă de a determina temperatura oceanului pe baza grosimii învelișului lor de gheață. , efectuând în mod eficient oceanografia din spațiu.

Datele disponibile care arată variația grosimii gheții permit deja o predicție pentru oceanul superior al lui Enceladus, o lună a lui Saturn și sondajul orbital planificat de către o misiune NASA a învelișului de gheață al Europei ar trebui să facă acest lucru. același lucru pentru luna Joviană mult mai mare, îmbunătățind descoperirile misiunii cu privire la posibilitatea de a susține viața.

Cercetătorii propun că un proces numit „pomparea gheții”, pe care l-au observat sub rafturile de gheață din Antarctica, poate să formeze părțile inferioare ale cochiliilor de gheață ale Europei și ale lui Enceladus, dar ar trebui să funcționeze și la Ganymede și Titan, lunile mari ale lui Jupiter și respectiv Saturn.

Ele arată că intervalele de temperatură în care interacționează gheața și oceanul - regiuni importante în care ingredientele pentru că viața poate fi schimbată — poate fi calculată pe baza pantei unei învelișuri de gheață și a modificărilor punctului de îngheț al apei la diferite presiuni și salinități.

„Dacă putem măsura variația grosimii acestor învelișuri de gheață, atunci vom” Sunt capabili să obțină constrângeri de temperatură asupra oceanelor, ceea ce nu există încă o altă cale fără să le forajăm”, a spus Britney Schmidt, profesor asociat de astronomie și de științe ale Pământului și atmosferei la Colegiul de Arte și Științe și Cornell Engineering. „Acest lucru ne oferă un alt instrument pentru a încerca să ne dăm seama cum funcționează aceste oceane. Și marea întrebare este, există lucruri care trăiesc acolo sau ar putea?”

Cu membrii actuali și foști ai ei Planetary Habitability and Technology Lab, Schmidt, care este membru al echipei științifice Europa Clipper a NASA, este co-autor al lucrării „Interacțiunile gheață-ocean asupra topografiei cochiliilor de gheață care influențează lumea oceanelor”, publicată în Journal of Geophysical Research: Planets. Primul autor este Justin Lawrence, cercetător invitat la Centrul Cornell pentru Astrofizică și Științe Planetare (A&S) și manager de program la Honeybee Robotics.

În 2019, folosind robotul Icefin operat de la distanță, echipa lui Schmidt, inclusiv Lawrence, a observat gheața pompând într-o crevasă de sub platforma de gheață Ross din Antarctica. Gheața meteorică netedă și tulbure de la baza raftului s-a topit, producând apă mai proaspătă, mai puțin densă, care s-a ridicat în crevasă și a înghețat din nou ca gheață marină aspră și verde. Rezultatele au fost raportate în Nature Geoscience and Science Advances, în lucrări conduse de Lawrence și Peter Washam, cercetător în cadrul Departamentului de Astronomie (A&S).

Procesul este condus de faptul că punctul de îngheț al apei depinde negativ la presiune: Pe măsură ce adâncimea și presiunea cresc, apa trebuie să fie mai rece pentru a se extinde și a îngheța. În adâncuri, acolo unde presiunea este mai mare și punctul de îngheț mai rece, curenții oceanici pot topi gheața mai ușor. Dacă apa cu gheață topită este plutitoare și crește până la adâncimi mai mici și o presiune mai mică, va îngheța din nou. Ciclul redistribuie gheața într-un raft sau înveliș, schimbându-i compoziția și textura.

„Oriunde ai această dinamică, te-ai aștepta să pompezi gheața”, a spus Lawrence. „Puteți prezice ce se întâmplă la interfața gheață-ocean pe baza topografiei – unde gheața este groasă sau subțire și unde îngheață sau se topește.”

Cercetătorii au cartografiat intervalele de grosime potențială a cochiliei. , presiunea și salinitatea pentru lumi oceanice cu gravitație variabilă și a concluzionat că pomparea gheții ar avea loc în cele mai probabile scenarii, deși nu în toate. Ei au descoperit că interacțiunile gheață-ocean de pe Europa pot fi similare cu cele observate sub platforma de gheață Ross - dovezi, a spus Lawrence, că astfel de regiuni pot fi unele dintre cele mai asemănătoare Pământului din lumi extraterestre.

Sonda Cassini de la NASA a generat date suficiente pentru a prezice un interval de temperatură pentru oceanul lui Enceladus pe baza pantei învelișului său de gheață de la poli la ecuator: minus 1,095 grade până la minus 1,272 grade Celsius. Cunoașterea temperaturilor ajută la înțelegerea modului în care căldura curge prin oceane și a modului în care acestea circulă, afectând locuibilitatea.

Cercetătorii se așteaptă ca pomparea gheții să fie slabă la Enceladus, o lună mică (de lățimea Arizona) cu topografie dramatică, în timp ce la Europa mai mare – aproape de dimensiunea Lunii Pământului – ei prevăd că aceasta acționează rapid pentru a netezi și a aplatiza baza cochiliei de gheață.

Schmidt a spus că lucrarea demonstrează modul în care cercetările care investighează schimbările climatice de pe Pământ pot beneficia și știința planetară. un motiv pentru care NASA a sprijinit dezvoltarea lui Icefin.

„Există o legătură între forma învelișului de gheață și temperatura oceanului”, a spus Schmidt. „Acesta este o nouă modalitate de a obține mai multe informații din măsurătorile cojii de gheață pe care sperăm să le putem obține pentru Europa și alte lumi.”

(Fluierul)