Геофизики увидели сходство механизмов образования двойных ледяных хребтов на Европе и Земле

Геофизики определили, что механизм, отвечающий за формирование ледяных двойных хребтов в Гренландии и на спутнике Юпитера Европе может быть одинаковым. Предполагается, что в обеих случаях хребты растут за счет вытеснения жидкой воды из приповерхностных резервуаров, которые постепенно промерзают. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Ледяной спутник Юпитера Европа считается наиболее подходящим объектом Солнечной системы, на котором потенциально могут существовать внеземные жизненные формы. Европа обладает глобальным подповерхностным океаном, скрытым под ледяной корой, толщина которой оценивается в 20–30 километров. Океан не замерзает благодаря влиянию на недра приливных сил со стороны Юпитера и порождает водяные гейзеры.

Поверхность Европы молода и геологически активна, что проявляется в большом разнообразии форм рельефа, таких как хребты, впадины, полосы, лентикулы (темные пятна) или хаотический ландшафт. Наиболее распространены двойные хребты, разделенные впадиной, с отношением высоты к расстоянию между вершинами гряд менее 0,58. Эти структуры могут простираться на сотни километров, в качестве возможных механизмов их образования предлагаются криовулканизм, влияние приливных сил, диапиризм, процессы сжатия, внедрение даек (или криоразрыв) и сдвиговый нагрев. Все эти механизмы требуют разрушения ледяной коры и, за исключением сжатия и диапиризма, вызывают взаимодействие льда с водой у поверхности спутника, либо из-за таяния льда за счет внутреннего нагрева, либо из-за поступления воды напрямую из подповерхностного океана.

Группа геофизиков во главе с Райли Калбергом (Riley Culberg) из Стэнфордского университета решила разобраться в природе двойных хребтов Европы путем анализа данных спутниковых наблюдений за обнаруженным в Гренландии двойным хребтом и последующим компьютерным моделированием процессов на ледяном спутнике Юпитера.

Найденный на Земле двойной хребет расположен примерно в 60 километрах от края ледникового щита на северо-западе Гренландии и состоит из двух квазисимметричных гряд длиной 800 метров, разделенных центральной впадиной шириной около 46 метров. Отношение средней высоты гряд к расстоянию между их вершинами составляет 0,37.

Анализируя данные радарных наблюдений за хребтом в Гренландии, проведенных в период с мая 2015 года по март 2017 года, ученые определили, что формирование хребта шло в несколько этапов. На первом этапе шло образование подповерхностного резервуара (кармана) за счет стока поверхностных талых вод сквозь пористый слой льда на толстое основание из более прочного льда. На втором этапе карман начал промерзать и разрушаться из-за внутреннего избыточного давления или напряжений, и вода поднялась к поверхности по крупной трещине. На третьем этапе вода в центральном канале снова замерзла, образуя непроницаемую ледяную пробку, а на финальном этапе образовался двойной хребет, когда вода под избыточным давлением внутри промерзающего кармана вышла по трещинам по обе стороны от канала, создавая гряды.

Ученые пришли к выводу, что низкая гравитация и атмосферное давление вблизи поверхности Европы должны способствовать образованию двойных хребтов по аналогичному механизму. Данный процесс не требует прямой связи океана с поверхностью за счет криовулканизма, однако вода из океана, поступающая под избыточным давлением, или таяние льда за счет сдвигового нагрева или диапиризма могут создавать крупные подповерхностные карманы с жидкой водой, которые способны повторно замерзать. Если выводы ученые верные, то приповерхностные процессы, связанные с жидкой водой, на Европе могут быть более важными в формировании морфологии ее поверхности, чем считалось ранее, и должны учитываться при оценке ее обитаемости.