Jupiters måner kan opvarme hinanden

Jupiters måner er varme.

Godt, varmere end de burde være, for at være så langt fra solen. I en proces kaldet tidevandsopvarmning, gravitationsslæbebåde fra Jupiters måner og planeten selv strækker og klemmer månerne nok til at varme dem op. Som resultat, nogle af de iskolde måner indeholder indre, der er varme nok til at være vært for oceaner af flydende vand, og i tilfældet med stenmånen Io, tidevandsopvarmning smelter sten til magma.

Forskere har tidligere troet, at gasgiganten Jupiter var ansvarlig for det meste af tidevandsopvarmningen i forbindelse med månernes flydende indre, men en ny undersøgelse offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve fandt ud af, at måne-måne-interaktioner kan være mere ansvarlige for opvarmningen end Jupiter alene.

"Det er overraskende, fordi månerne er så meget mindre end Jupiter. Du ville ikke forvente, at de kunne skabe så stor en tidevandsreaktion, " sagde avisens hovedforfatter Hamish Hay, en postdoc ved Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, som foretog forskningen, da han var kandidatstuderende ved University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory.

Det er vigtigt at forstå, hvordan månerne påvirker hinanden, fordi det kan kaste lys over udviklingen af ​​månesystemet som helhed. Jupiter har næsten 80 måner, hvoraf de fire største er Io, Europa, Ganymedes og Callisto.

"Vedligeholdelse af underjordiske oceaner mod frysning over geologiske tider kræver en fin balance mellem intern opvarmning og varmetab, og alligevel har vi flere beviser på, at Europa, Ganymedes, Callisto og andre måner burde være havverdener, " sagde medforfatter Antony Trinh, en postdoc-forsker i Lunar and Planetary Lab. "Io, månen nærmest Jupiter, viser udbredt vulkansk aktivitet, en anden konsekvens af tidevandsopvarmning, men med en højere intensitet, som sandsynligvis opleves af andre jordiske planeter, som Jorden, i deres tidlige historie. Ultimativt, vi ønsker at forstå kilden til al denne varme, både for dets indflydelse på udviklingen og beboeligheden af ​​de mange verdener på tværs af solsystemet og videre."

Tidevandsresonans

Tricket til tidevandsopvarmning er et fænomen kaldet tidevandsresonans.

"Resonans skaber belastninger mere opvarmning, " sagde Hay. "I bund og grund, hvis du skubber til et objekt eller system og giver slip, den vil slingre ved sin egen naturlige frekvens. Hvis du bliver ved med at skubbe systemet med den rigtige frekvens, disse svingninger bliver større og større, ligesom når du skubber en gynge. Hvis du trykker på gyngen på det rigtige tidspunkt, det går højere, men tag timingen forkert, og gyngens bevægelse dæmpes."

Hver månes naturlige frekvens afhænger af dybden af ​​dens hav.

"Disse tidevandsresonanser var kendt før dette arbejde, men kun kendt for tidevand på grund af Jupiter, som kun kan skabe denne resonanseffekt, hvis havet er virkelig tyndt (mindre end 300 meter eller under 1, 000 fod), hvilket er usandsynligt, " sagde Hay. "Når tidevandskræfter virker på et globalt hav, det skaber en flodbølge på overfladen, der ender med at forplante sig rundt om ækvator med en bestemt frekvens, eller punktum."

Ifølge forskernes model, Jupiters indflydelse alene kan ikke skabe tidevand med den rigtige frekvens til at give genlyd med månerne, fordi månernes oceaner menes at være for tykke. Det er først, da forskerne tilføjede tyngdekraften fra de andre måner, at de begyndte at se tidevandskræfter nærme sig månernes naturlige frekvenser.

Når tidevandet genereret af andre objekter i Jupiters månesystem matcher hver månes egen resonansfrekvens, månen begynder at opleve mere opvarmning end på grund af tidevandet alene af Jupiter, og i de mest ekstreme tilfælde, dette kan resultere i smeltning af is eller sten internt.

For at måner oplever tidevandsresonans, deres oceaner må være ti til hundrede af kilometer – højst et par hundrede miles – tykke, hvilket er inden for rækkevidde af videnskabsmænds nuværende skøn. Imidlertid, der er nogle forbehold til forskernes resultater.

Deres model antager, at tidevandsresonanser aldrig bliver for ekstreme, sagde Hay. Han og hans team ønsker at vende tilbage til denne variabel i modellen og se, hvad der sker, når de ophæver denne begrænsning.

Hay håber også, at fremtidige undersøgelser vil være i stand til at udlede den sande dybde af oceanerne inden for disse måner.