Jupiteri jäine kuu Callisto. Pildikrediit: NASA Suurendamiseks kliki pildil
Kui teadlased saavad meie päikesesüsteemi kohta rohkem teada, on nad leidnud vesijää mõnedes ebaharilikes olukordades. Lawrence Livermore'i riikliku labori teadlased on sedalaadi jää oma laboris uuesti loonud; jää, mis jäljendab tõenäoliselt neis kuudel leiduvaid rõhu, temperatuuri, stressi ja tera suurust. See jää võib aeglaselt libiseda ja tiirutada, sõltuvalt kuu siseruumide temperatuurist.
See igapäevane jää, mida kasutate oma limonaadiklaasi jahutamiseks, on aidanud teadlastel paremini mõista Päikesesüsteemi kaugetes piirides asuvate jäiste kuude sisemist struktuuri.
Uurimisrühm on demonstreerinud uut tüüpi „hiili” ehk voolu kõrgsurvevormis jäävormis, luues laboratooriumis sellised rõhu, temperatuuri, stressi ja tera suuruse tingimused, mis jäljendavad suuri sügavate siseruumide olusid. jäised kuud.
Jää rõhkfaasid on välise Päikesesüsteemi hiiglaslike jäiste kuude peamised komponendid: Jupiteri Ganymede ja Callisto, Saturni Titan ja Neptuuni Triton. Triton on umbes meie enda kuu suurus; ülejäänud kolme hiiglase läbimõõt on umbes 1,5 korda suurem. Aktsepteeritud teooria väidab, et enamus jäiseid kuusid kondenseerus päikese määrdunud tolmupilve (päikese udukogu) kaudu räpaste lumepallidena umbes 4,5 miljardit aastat tagasi. Kuud soojendati sisemiselt selle akretsiooniprotsessi ja nende kivise fraktsiooni radioaktiivse lagunemise teel.
Jää konvektiivne vool (sarnaselt kuuma kohvitassi keeristega) jäiste kuude interjöörides kontrollis nende edasist arengut ja tänapäevast struktuuri. Mida nõrgem jää, seda tõhusam on konvektsioon ja jahedam on interjöör. Ja vastupidi: mida tugevam jää, seda soojemad interjöörid on ja seda suurem on võimalus, et ilmub midagi vedelat sisemerd.
Uus uurimus näitab ühes jää kõrgrõhufaasis (“jää II”) libisemismehhanismi, mida mõjutab jää kristalliit või tera suurus. See leid viitab kuudel märgatavalt nõrgemale jääkihile, kui seni arvati. Jää II ilmub esmakordselt rõhul umbes 2000 atmosfääri, mis vastab umbes 70 km sügavusele suurimast jäisest hiiglasest. Jää II kiht on umbes 100 km paks. Rõhutase jäiste hiiglaslike kuude keskpunktides ulatub lõpuks 20 000–40 000 Maa atmosfääri.
Jaapani Kyushu ülikooli Lawrence Livermore'i riikliku laboratooriumi (LLNL) ja USA geoloogiakeskuse teadlased viisid LLNLi eksperimentaalses geofüüsika laboris hiilgavaid katseid madala temperatuuriga katseseadme abil. Seejärel vaatasid nad krüogeense skaneeriva elektronmikroskoobi abil ja mõõtsid jää jää II tera suurust. Rühm leidis hiilimismehhanismi, mis domineerib vooluhulga väiksemate pingete ja peenemate terade korral. Varasemad katsed suurema pinge ja suurema tera suuruse korral aktiveerisid voolumehhanisme, mis ei sõltunud tera suurusest.
Eksperimenteerijad suutsid tõestada, et uus libisemismehhanism oli tõepoolest seotud jääteraste suurusega - seda oli varem uuritud ainult teoreetiliselt.
Kuid mõõtmine polnud kerge feat. Esiteks pidid nad looma väga peeneteralise jää II (alla 10 mikromeetri ehk ühe kümnendiku juustest paksemad). 2000 atmosfääri kohal ja all asuva rõhu kiire tsüklitehnika tegi lõpuks triki. Lisaks sellele hoidis meeskond testimisaparaadis väga ühtlast 2000 atmosfääri rõhku, et läbi viia nädalaid kestva madala stressiga deformatsioonikatse. Lõpuks, et jää II teri piiritleda ja skaneeriva elektronmikroskoobiga nähtavaks teha, töötas meeskond välja meetodi terade piiride märgistamiseks tavalise jäävormiga (“jää I”), mis tundus erinev mikroskoobis II jääst. . Kui piirid olid kindlaks tehtud, sai meeskond mõõta jää II tera suurust.
"Need uued tulemused näitavad, et sügava jäise mantli viskoossus on palju madalam, kui me varem arvasime," ütles Livermore'i energeetika ja keskkonna direktoraadi geofüüsik William Durham.
Durham ütles, et katseseadme kvaliteetne käitumine rõhul 2000 atmosfääri, koostöö Kyushu ülikooli Tomoaki Kuboga ja eduka katse jaoks tehtud tõsiste tehniliste väljakutsete ületamine.
Uute tulemuste põhjal järeldavad teadlased, et tõenäoliselt deformeerub jää terade suurusele tundliku libisemismehhanismi abil jäiste kuude sisemuses, kui terad on kuni sentimeetri suurused.
"See äsja avastatud hiilimismehhanism muudab meie mõtlemist päikesesüsteemi väliste planeetide keskmise ja suure suurusega kuude termilisele arengule ja sisemisele dünaamikale," ütles Durham. "Nende kuude termiline areng aitab meil selgitada varases Päikesesüsteemis toimuvat."
Uurimistöö ilmub ajakirja Science 3. märtsi numbris.
1952. aastal asutatud Lawrence Livermore'i rahvuslabori ülesanne on tagada riigi julgeolek ja rakendada teadust ja tehnoloogiat meie aja olulistes küsimustes. Lawrence Livermore'i riiklikku laborit juhib California ülikool USA energeetikaosakonna riikliku tuumajulgeoleku administratsiooni juures.
Algne allikas: LLNLi pressiteade
