Экспериментальное исследование проливает свет на загадочные особенности потоков в безвоздушных мирах

На этом снимке кратера Корнелия на Весте видны дольчатые отложения (справа) и криволинейные овраги (выделены короткими белыми стрелками слева). Согласно недавно опубликованной статье в The Planetary Science Journal, лед под поверхностью безвоздушного мира мог быть вырыт и расплавлен ударом, например, ударом метеорита, а затем течь вдоль стен ударного кратера в виде жидких рассолов, образуя эти отличительные особенности поверхности. Автор: Jet Propulsion Laboratory

В новой статье, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal, ее ведущий автор, доктор Майкл Дж. Постон из SwRI, и группа исследователей описывают, как условия после удара, например, после падения метеорита, могут привести к образованию жидких рассолов, которые временно текут по поверхности достаточно долго, чтобы протравить изогнутые овраги и отложить веера обломков на стенках недавно образовавшихся кратеров.

«Мы хотели изучить ранее выдвинутую нами идею о том, что лед под поверхностью безвоздушного мира может быть вырыт и расплавлен ударом, а затем растечься по стенкам ударного кратера, образовав отчетливые особенности поверхности», — сказала руководитель проекта доктор Дженнифер Скалли (JPL).

Команда хотела понять, как долго жидкость может потенциально течь до повторного замерзания, поскольку большинство жидкостей теряют стабильность в условиях сильного вакуума.

В статье «Экспериментальное исследование времени жизни рассола и воды после столкновения с безвоздушными мирами» подробно излагаются выводы группы, полученные в результате моделирования давления, которому подвергается лед на Весте, одном из крупнейших астероидов в нашей Солнечной системе, после столкновения с метеоритом, а также описывается, сколько времени требуется жидкости, выделившейся из-под поверхности, для повторного замерзания.

Команда модифицировала испытательную камеру в Лаборатории реактивного движения, чтобы быстро снизить давление над жидким образцом, чтобы смоделировать резкое падение давления, когда рассеивается временная атмосфера, созданная после удара о безвоздушное тело, такое как Веста. По словам Постона, падение давления было настолько быстрым, что испытательные жидкости немедленно и резко расширились, выбрасывая материал из контейнеров с образцами.

«Благодаря нашим смоделированным ударам мы обнаружили, что чистая вода замерзала слишком быстро в вакууме, чтобы вызвать значимые изменения, но смеси соли и воды, или рассолы, оставались жидкими и текучими в течение как минимум одного часа», — сказал Постон. «Этого достаточно, чтобы рассол дестабилизировал склоны на стенах кратеров на скалистых телах, вызвал эрозию и оползни и потенциально сформировал другие уникальные геологические особенности, обнаруженные на ледяных лунах».

Эти результаты также могут помочь объяснить происхождение некоторых наблюдаемых особенностей на далеких телах, таких как гладкие равнины Европы и отчетливая «паучья» особенность в ее кратере Мананнан, или различные овраги и веерообразные отложения мусора на Марсе. Исследование также может помочь построить более веские аргументы в пользу существования подземных вод в, казалось бы, негостеприимных местах в Солнечной системе.

«Если результаты исследований совпадают для этих сухих и безвоздушных или имеющих тонкую атмосферу тел, это показывает, что вода существовала на этих мирах в недавнем прошлом, указывая на то, что вода все еще может выбрасываться при ударах», — сказал Постон. «Возможно, там все еще есть вода, которую можно найти».

Больше информации: Poston, MJ et al. Experimental Examination of Brine and Water Lifetimes after Impact on Airless Worlds, The Planetary Science Journal (2024). DOI: 10.3847/PSJ/ad696a. iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ad696a

Источник: Southwest Research Institute