Учёные объяснили появление гейзеров на спутнике Сатурна

Сотрудники Пермского национального исследовательского политехнического университета и Института механики сплошных сред УрО РАН разработали математическую модель, которая объясняет появление гигантских гейзеров на спутнике Сатурна Энцеладе. По данным учёных, ключевую роль играет циркуляция воды в подлёдном океане. 

Под ледяной коркой спутников Сатурна Энцелада и Титана, а также спутника Юпитера Европы находятся океаны, нагреваемые гравитационным воздействием планет. Несмотря на сходное строение, поведение этих небесных тел отличается: мощные выбросы воды наблюдают только на Энцеладе.

Ранее космические аппараты показали, что поверхность этого спутника нагревается неравномерно. Самая высокая температура фиксируется на южном полюсе, где и происходят выбросы воды. Причины такой асимметрии долгое время оставались неясными.

Исследователи создали математическую модель, которая описывает процессы внутри океана Энцелада. Согласно расчётам, ключевую роль играет так называемая проникающая конвекция — циркуляция водных слоёв разной плотности. Тёплая вода поднимается из глубины, затем остывает и проходит точку максимальной плотности, после чего снова опускается вниз.

Когда толщина перемешивающегося слоя достигает около 61 % глубины океана, начинается усиленный нагрев южного полюса. В результате ледяная корка в этой области ослабевает из-за таяния, и вода выходит наружу в виде гейзеров.

По словам научного сотрудника лаборатории вычислительной гидродинамики ИМСС УрО РАН и доцента кафедры прикладной физики ПНИПУ Вадима Шарифулина, у океанов Европы и Титана параметры отличаются. Толщина нестабильного слоя там остаётся далёкой от критического значения, поэтому тепло распределяется равномерно, а ледяная оболочка сохраняет целостность.