Enceladus'un kütle çekim alanının analizi, üzerinde sıvı suyun varlığına da işaret ediyor.
Anladığım kadarıyla Enceladus'ta hayat mümkün mü sorusu artık soru işareti değil; önemli olan onu yanlışlıkla (çok erken) oraya getirmemek...
Cevap
- Levye benzetmesi de iyi bir benzetmedir. Aynı genlik ve frekansa sahip elastik bir çelik teli ve benzer şekilde esnek bir bakır teli bükerseniz, bakır çok daha fazla ısınır. Elastik telde iş ısıya değil, elastik enerjiye dönüşür ve tel düzeldiğinde (örneğin ele) geri döner; tersine, telin kuvveti el üzerinde iş yapar. Bakır tel ise kendini düzeltme eğiliminde değildir; aksine buna direnir ve elin sürekli olarak tel üzerinde çalıştığı ortaya çıkar. Yeterince büyük cisimler için gelgit deformasyonunun genliği, iç yapının yapısına çok fazla bağlı değildir; cismin gücü her durumda gelgit kuvvetlerine karşı koymak için yetersizdir, ancak iç yapısı elastikse, deformasyon işi elastik enerjide depolanır ve ters deformasyon anında geri döner. (Kesinlikle, dağılmanın yoğunluğu, maddenin viskozitesinin karakteristik deformasyon süresi boyunca kendini gösterecek zamana sahip olup olmamasına bağlıdır. Bir reçine parçası kendi kütlesi altında akabilir ve günlerce sabit bir yük uygulayabilir; bu, gezegenin her zaman etkin olan kendi kütleçekim alanına benzer; ancak yeterli kuvvetle fırlatılmazsa bir duvardan sekecektir. Bir çarpmanın kuvveti de onu deforme eder, ancak bu milisaniyeler sürer ve bu süre zarfında parçanın yeni bir şekil alması için zamanı yoktur; bu, bir yörünge periyodu boyunca değişen gelgit kuvvetlerine benzer.)
Enceladus'ta yaşam mümkün – evet, tüm koşullar mevcut, ancak ne kadar olası olduğu bilinmiyor. Örneğin, Mars'ta – sonunda hiçbir şey bulamazlarsa çok şaşırırım, Dünya ile alakasız bir şey bulurlarsa daha da şaşırırım. Asteroitler tarafından yerinden oynatılan Mars kabuğu parçaları Dünya'da bulundu ve geri dönüş transferi de tamamen mümkün [http://elementy.ru/news/432223] – mikrobiyal sporlarla birlikte. Ancak bu yerinden oynatılan parçaların Enceladus'a ulaşıp Dünya'ya yaşam getirmesi daha zor – hesaplamalara göre, Güneş Sistemi tarihi boyunca bir veya iki kez gerçekleşmiş olabilir, belki de gerçekleşmemiş olabilir. Yaşamın bağımsız bir şekilde ortaya çıkma olasılığı ise neredeyse sıfırdan oldukça yüksek bir değere kadar değişebilir. Bu yüzden, Enceladus'u keşfederken gerçekten dikkatli olmak gerekir :-)
Cevap
Süpernovalar, patlamaları sırasında muazzam miktarda radyoaktif enkaz üretir ve bu radyoaktif bozunmanın enerjisi, süpernovaların görünür ışığına geçer; aksi takdirde, gazın adiabatik soğuması, patlayan yıldızın neredeyse anında sönmesine yol açardı. Ancak radyoaktif maddenin çoğu hızla bozunur ve günümüze kadar varlığını sürdüremez. Fiili olarak geriye sadece uranyum, toryum ve bozunma ürünleri kalır. Alüminyum-26B'nin yarı ömrü yaklaşık bir milyon yıl olsa da... bu çok kısa; en az 10 milyon yıl olurdu. Sezgilerim buna katılmıyor. Gezegenlerin ve uydularının çok genç bir gaz bulutundan, yani yakınlardaki bir süpernova patlamasından birkaç milyon yıl sonra oluşmuş olması gerektiği ortaya çıktı.
Cevap
Benimki de itiraz ediyor. Ne, bir süpernova patladı ve bir milyon yıl sonra yakınlarda bir güneş sistemi mi oluştu?
Cevap
- Tam olarak öyle değil; gereklilikler o kadar katı değil. Uranyum-235, yarı ömrünün 10'undan fazlasını tamamlamış durumda ve hâlâ reaktörleri çalıştırmaya yetiyor. Ancak eski zamanlarda, uranyum-238'den bile binlerce kat daha bol miktarda bulunuyordu. Öyle ki, 2 milyar yıl kadar yakın bir zamanda doğal koşullarda kendiliğinden bir zincirleme reaksiyon meydana gelebilirdi. Yani, hayır, sistemin 10 milyon yıl gibi yavaş bir sürede oluşmuş olması tamamen mümkün. Ancak, bu sürecin sonunda, başlangıçtaki miktara kıyasla çok az radyoaktif alüminyum kalmış olurdu.
Ancak süpernova şok dalgası buluttaki dengeyi bozarsa, bu doğru olabilir... patlamadan hemen sonra her şey hızla bir araya gelmeye başladı. Pek olası görünmese de, doğru olabilir.
Cevap
Bir süpernova patlaması sırasında yıldızdan şok dalgaları yayılır. Patlama bir gaz bulutunda meydana gelirse, dalgalar gazı sıkıştırarak dengesini bozar. Bu da yıldız oluşum sürecini başlatır. Hatta bir yerlerde, süpernovanın iki süpernovadan elde edilen maddeden oluştuğunu bile okumuştum. Ama ne yazık ki, hiçbir ayrıntı yoktu...
Cevap
- Doğru. Süpernovanın bulutsu üzerindeki etkisi tam anlamıyla yüzlerce yıl sürer ve bu süre zarfında fırlatılan malzeme yıldız oluşum bölgesinden gelen malzemeyle karışarak yoğunluğu artan parçalar oluşturur. Örneğin, bkz. http://en.wikipedia.org/wiki/Crab_Nebula - Yengeç Bulutsusu bin yıl içinde 11 ışık yılına kadar genişledi. Çöküş hemen başlar ve yaklaşık yüz bin yıl içinde bir gezegen öncesi disk oluşur ve katı parçacıklar (aynı kalsiyum-alüminyum kapanımları) anında içinde oluşmaya başlar. Patlama anından itibaren oluşum yaşları çok doğru bir şekilde belirlenebilir çünkü bir elementin izotopları, kural olarak, belirli bir mineralin kimyasal bileşimi için alışılmadık şekilde başka bir elementin izotoplarına dönüşür ve bir mineraldeki bu tür yavru izotopların sayısına göre, patlama anından itibaren yaşı belirlenebilir. Özellikle, bir parça kısa ömürlü izotopların birçok yavru ürününü içeriyorsa, çok erken oluşmuş olmalıdır. Dahası, ilkel planetesimaller hızla, bir veya iki milyon yıl içinde oluştular ve kabaca Vesta'nın (500 km çapına rağmen, tam da alüminyumu nedeniyle yoğun volkanizma izleri taşıyan böyle bir gezegendir) veya en fazla Ceres'in büyüklüğündeydiler. Tüm daha büyük katı cisimler, planetesimallerin birbirleriyle çarpışmaları yoluyla milyonlarca ve on milyonlarca yıl boyunca (ve Callisto örneğinde olduğu gibi daha da uzun) oluştu. Yakın zamanda, Mars'ın ilkel cisimlerin en büyüğü olabileceği, kelimenin tam anlamıyla bir veya iki milyon yılda oluştuğu neredeyse yazıldı. Ancak bu doğru olamaz, aksi takdirde kaynardı ve bu kaynamanın izleri jeokimyasına alevli harflerle yazılırdı. Gözlemlenmeyen bu durum, Al-26'nın 10 yarı ömründen sonra oluştuğu anlamına geliyor :-) Uranyum-235 10 değil, 6 periyot geçirdi ki bu da önemli, çünkü 2^6 = 64 ve 2^10 = 1024. Eğer on binlerce kat daha fazla olsaydı, erken Dünya'da bir Uranyum Golconda olurdu :-)
Not: Burada, http://en.wikipedia.org/wiki/Formation_and_evolution_of_the_Solar_System#Formation, sistemin oluşumunun kaliteli bir açıklamasıdır. Farklı kaynaklar niceliksel verilerde hâlâ önemli farklılıklar gösterse de, bence klasik versiyon doğrudur: ilk milyon yılda asteroitlerden çok daha büyük hiçbir şey oluşmadı, iç güneş sistemindeki Dünya büyüklüğündeki gezegenler büyük olasılıkla 3-10 milyon yıl içinde oluştu ve son dev çarpışmalar oluşumdan on milyonlarca yıl sonra meydana geldi. Bu tarihler çok daha erken olamaz, çünkü bu kolayca gözlemlenebilir radyoaktif ısıtma etkilerine yol açardı. Elbette diğer sistemlerde işler çok farklı olabilir, benzerlikler yalnızca en temel özelliklerde ve ilk aşamalarda olabilir ve şu anda kimse burada kesin teoriler oluşturmaya çalışmıyor :-)
Cevap
- Söylemesi zor. Belki 700 milyon yıllık bir periyotla uranyum-235. Şu anda 238'den onlarca kat daha küçük. Ancak başlangıçta kabaca eşitti, yani uranyumdan gelen ısı akışı yedi kat daha fazlaydı ve diğerleriyle karşılaştırılabilirdi. (Bugün toryum ve 40-potasyum temel oluşturur.) Ayrıca 3 ve 1,5 milyon yıllık periyotlarla 53-Mn ve 60-Fe de var, ancak orijinal karışımda çok bol görünmüyorlar. Ayrıca, önemli bir ısı üretecek kadar bol olabilecek, birkaç milyon ile yüz milyonlarca yıl arasında bir periyotla karakterize edilen herhangi bir şeye rastladığımı da hatırlamıyorum...
Belki de ilk birkaç milyon yılda 26-Al gibi on milyonlarca yıllık zaman dilimlerinde ek ve önemli bir ısı kaynağı yoktu, aksi takdirde Callisto farklılaşmış olurdu. Ama bunlar şu anda sadece varsayımsal fikirler. :-)
Cevap
Bana göre, Enceladus'un yüzeyindeki belirli bir bölgenin ısınmasının basit bir açıklaması var. Bunun, Enceladus'un kuyrukluyıldız maddesiyle çarpışmasının bir sonucu olduğuna inanıyorum. Bu maddenin çok gevşek olması ve geniş bir uzay hacmine dağılmış olması gerekir. Bir kuyrukluyıldızın mutlaka katı bir çekirdeği olması gerekmez. Oort bulutunda bu tür birçok kuyrukluyıldız yapısı olduğunu düşünüyorum. Bunlar Dünya yakınlarında görülemez çünkü Güneş'e ulaşamazlar ve daha büyük gezegenlerin ve Güneş'in kütleçekimi tarafından yok edilirler. Bunun kuyrukluyıldızın kuyruğu olması da tamamen mümkün. Böyle bir kuyrukluyıldızdaki enerji, çarpma anında görünür bir krater bırakmadan Enceladus'un yüzeyinin önemli bir bölümünü ısıtmaya yeter. (Ancak, kuyrukluyıldızın katı çekirdeği konusunda yanılıyor olabilirim; çarpma bölgesi fotoğrafta açıkça tanımlanmış. Orada bir kütleçekimsel anomali de var.) Belki de bu kuyrukluyıldız sudan oluşuyordu ve buzul altı okyanusunu dolduruyordu. Çarpışmadan sonra Enceladus'un dış yüzeyi birkaç milyon yıl boyunca soğumuş olabilir. Ancak alttaki buz hâlâ sıcaklığını koruyordu.
Cevap
- Aslında, çarpışan maddenin (güneş rüzgarından ve kozmik tozdan demir meteoritlerine kadar) yoğunluğu ve çarpma hızlarının sıfırdan Güneş Sistemi için tipik olan onlarca km/s'ye kadar herhangi bir değeri için yüzeye ne olduğu ve üzerinde ne kaldığı oldukça iyi bilinmektedir (ve bu aralığın dışındaki bazı durumlar modellenmiştir).
Peki, söz konusu yüzey alanında, yüzeyin yaşına uygun miktardaki olağan meteor kraterleri dışında, herhangi bir çarpışma izine neden rastlanmıyor?
Cevap
- "Peki o zaman neden söz konusu yüzey alanında, yüzeyin yaşıyla tutarlı sayıda olağan meteor kraterleri dışında herhangi bir çarpma izi yok?" Sorunuza bir soruyla cevap vereceğim: Kuyrukluyıldızlar gibi tüm kozmik oluşumların neden katı bir çekirdeğe sahip olması gerektiğini düşünüyorsunuz? Katı asteroitler, bence, yerçekiminin etkisi altında oluşur. Bu, örneğin küçük bir protogezegenin çekirdeğindeki malzemenin sıkışması ve ardından çok sayıda katı parçaya parçalanması anlamına gelir. Ya da en kötüsü, bir toz topunun Güneş'e yakın uçması ve tozun kaynaşması gerekir. Peki ya güçlü bir sıkışma veya ısınma olmasaydı? Güneş Sistemi'nin dış kesimlerinde, zayıf yerçekimi bölgesinde, örneğin 200 km çapında çok büyük boyutlarda, çok gevşek oluşumların oluşmasının tamamen mümkün olduğunu düşünüyorum. Böyle bir toz topu veya kar tanesi bir gezegene çarpsaydı, gezegenin yüzeyinin geniş bir alanını ısıtırdı. Bu yığında büyük katı kapanımlar olmadığından kraterler oluşmayacaktır.
Tunguska meteoriti, atmosferde tamamen parçalanmasının nedeni olabilecek kadar gevşek bir oluşum olabilir. Bu meteoritin patlamasından önce ve sonra parlak gecelerin gözlemlendiği bilinmektedir. Bu durum, gevşek çekirdeğe eşlik eden ve birkaç gün boyunca yüksek hızla atmosfere giren tozun parıltısından kaynaklanıyor olabilir.
Cevap
- Güneş Sistemi boyunca dağılmış kozmik tozlar bile atmosferi olmayan gök cisimlerinin yüzeylerini etkiler; bu, çok eski gök cisimlerindeki eski yer şekillerini yumuşatan etkenlerden biridir. Saniyede birkaç kilometreden daha hızlı hareket eden herhangi bir toz parçacığı, en küçüğü bile, çarpma noktasının etrafında parçacığın kendi hacminden daha büyük bir hacimde maddeyi buharlaştırır. Süper gözenekli bir cismin katı bir cismin yüzeyiyle çarpışması, büyük olasılıkla kum püskürtmeye benzer, ancak çok daha enerjik bir etki yaratarak yüzey katmanını kaldırır ve muhtemelen yeni yüzeyde erimiş bir kabuk oluşturur; bu etki, cismin boyutuna, yoğunluğuna, hızına ve bileşimine bağlıdır. Bu, bir yüzey bölgesinin gerçekten uzun süreli ısınmasını sağlayamaz; yalnızca kraterde yeterince derin bir erime havuzu oluşturabilen büyük bir asteroit bunu yapabilir.
Ancak yüzeyin bir kısmının uzun süreli ve yoğun bir şekilde ısıtıldığını varsaysak bile - nasıl olursa olsun - ısıl iletkenlik sorunuyla karşılaşırız. Kalın katı madde katmanları ısıyı zayıf iletir, bu nedenle Dünya yüzeyinin birkaç düzine kilometre altındaki sıcaklıklar, jeotermal ısı akışı güneş ısısından binlerce kat daha zayıf olmasına rağmen, binlerce dereceye ulaşır. Öyleyse bunun tersi nasıl mümkün olabilir ve bu kadar derinliğe ulaşmak için yüzeyin nasıl ısıtılması gerekir?
Cevap
- Enceladus'un fotoğrafına dikkatlice bakarsanız (daha büyük bir versiyonunu şu bağlantıdan görebilirsiniz: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Enceladusstripes_cassini.j pg), güney kutbuna yakın bölgenin bir zamanlar yayılıp donmuş bir su birikintisine benzediğini fark edeceksiniz. Su birikintisinin içindeki ve dışındaki sınır yüzey dokusu uyuşmadığı için, sınırdaki mikro fay hatları kesişmiyor ve farklı yönlere bakıyor. Bu, su birikintisinin daha önce erimiş olduğunu gösteriyor. Hesaplamalar, bu su birikintisinin, Halley Kuyrukluyıldızı'nın kütlesinin %2'si kadar kütleye sahip kuyrukluyıldız benzeri bir yapı tarafından kolayca eritilmiş olabileceğini gösteriyor. Bu yapı, saniyede 30 km hızla Enceladus'a çarpıyor. Bu yapı, 120 km yarıçaplı ve ortalama yoğunluğu havanınkine yakın bir küre şeklinde olabilir. Ancak büyük ihtimalle Satürn'ün çekim alanı, kuyrukluyıldız Enceladus'a yaklaşmadan önce kuyrukluyıldızın malzemesini bir çizgi haline getirecektir.
Prensip olarak, bir çarpışma sırasında enerjinin hızlı mı yoksa yavaş mı salındığının bir önemi yoktur. Önemli olan, enerjinin çarpışan cisimler tarafından emilmesi ve ısıya dönüştürülmesidir; parçalar tarafından kinetik enerjiye dönüştürülmesi değil. Kanaatimce, biri düşük yoğunluğa sahip olan cisimler için çarpışma enerjisinin ısıya dönüşüm oranı, daha yoğun cisimlere göre önemli ölçüde daha yüksektir. Aynı zamanda, enerjinin bir kısmı daha derinlerde, şok dalgaları şeklinde kaybolacaktır. Şok dalgaları, homojen olmayan yerlerde ve farklı yoğunluktaki maddelerin sınırlarında (okyanus tabanında) enerji kaybedecek ve bu da ısınmanın meydana geleceği bir nokta olacaktır. Çarpışan maddenin bir kısmı (su) buharlaşacaktır. Tüm bunlar modellenebilir. Bu fikir, bu konuları profesyonel olarak inceleyen herkes tarafından test edilebilir.
Cevap
- >> Çarpışan cisimlerin enerjiyi emerek ısıya dönüştürmesi ve ayrıca gerekli tüm hacme dağıtılması önemlidir. Ancak düşük ısı iletkenliği bunu kesinlikle engelleyecektir. 120 km yarıçaplı ve saniyede 30 km hızla hareket eden varsayımsal bir kartopu, yüzeye sekiz saniye boyunca çarpacaktır. Bu, buharlaşan tabakanın derinliğine ek olarak, ısının nüfuz derinliğini de belirleyecektir.
Donmuş bir gölün yüzeyini bir kaynak makinesiyle tam bir dakika boyunca ısıtabilirsiniz, ancak buzun altındaki su, tüm buz eriyene kadar ısınmaz. Ve eğer göl dibine kadar donmuşsa, tüm kalınlığını geçmeden alttaki buzu eritemezsiniz. Ne kullandığımızın bir önemi yok; çakmak, kaynak makinesi, güçlü bir plazma makinesi veya roket motoru. Kaldırılan buz tabakası bir milimetre, bir santimetre, çeyrek metre veya beş metre kalınlığında olacaktır (ve son durumlarda su buharlaşacak ve dışarı doğru püskürecektir). Ancak yeni yüzeyin hemen altında, donma noktasına yakın bir sıcaklıkta aynı buz olacaktır. Son iki durumda, darbenin şiddetine göre belirlenen bir derinlik ve genişlikte bir çöküntü, içinde çok ince bir erimiş buz tabakası ve muhtemelen etrafındaki ısıtma noktasından donmuş sıçramalar olacaktır.
Cevap
Возможно, Вы недооцениваете мощность взрыва при ударе кометы. Мощность взрыва, которую я закладывал в расчеты, в 10 миллионов раз больше мощности термоядерной бомбы «Кузькина мать». При рассосредоточенном ударе такой мощности будет большой огненный шар. Будет сильное ударное воздействие, направленное перпендикулярно поверхности в каждой точке поверхности спутника на очень большой площади поверхности (за счет абляции поверхностного слоя спутника ). Поскольку давление на поверхность будет относительно равномерным и строго вниз, я думаю, что большого разбрызгивания не будет. При этом значительная часть энергии взрыва уйдет в механическую деформациию слоя льда (его сжатие) и ударную волну, направленную в центр спутника, которая растопит лед и нагреет воду в эпицентре взрыва, а также под льдом на периферии.
Cevap
- Механизм нагрева воды здесь, видимо, следующий.Предположим, что в начале весь океан Энцелада был в замершем состоянии с температурой в разных слоях от 70 до 170 гр.К. Диапазон давлений в океане от 0 до 8 МПа.
В этих условиях лед океана, в основном, находится в фазе Ic (см. http://ru.wikipedia.org/wiki/Лёд_II#mediaviewer/Файл:Water_p hase_diagram.gif). Плотность льда составляет 0,92 г/см3. При достижении давления 0,2 ГПа (или 1ГПа на фронте ударной волны*) лед переходит в фазу IX, далее, с увеличением температуры в фазу II. Его плотность увеличивается до 1.16 г/см3. При этом, в случае фазового перехода при сжатии 1 м3 льда на 24% под давлением 1ГПа, лед поглощает энергию 360 МДж. Этой энергии достаточно, чтобы нагреть лед до температуры точки плавления и расплавить приблизительно 20% льда. При этом лед океана перейдет фазу III (V) и воду. После снятия давления вода в океане будет находиться частично в жидком состоянии и частично в фазе обычного льда Ih. Жидкая фаза, как более тяжелая, опустится на дно океана. Далее, наружные слои океана будут охлаждаться.
*Следует отметить, что расчеты выполнены приблизительно, поскольку я не нашел информации о характеристиках фазового перехода льда Ic в лед фаз IX, II в условиях ударных воздействий. В Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/Лёд_Ic написано, что лед Ic может существовать в метастабильном состоянии при давлении до 5 ГПа. Поэтому, учитывая, что для фазового перехода при относительно низком давлении (200 мПа) требуется время на релаксацию, принято среднее значение давления фазового перехода при ударном воздействии 1 ГПа.Есть еще один вариант нагрева.Можно предположить, что лед в океане не плотный. В этом случае, при воздействии сверху на него давления, возникнет волна сжатия льда, направленная вниз. Если давление от взрыва кометы намного превышает давление, при котором изначально находился лед, то столб спрессованного льда будет двигаться с ускорением, и будет накапливать кинетическую энергию. В конце движения столб льда ударится о твердую поверхность Энцелада с выделением тепла. В этом случае энергия выделяется только на границе льда и твердой поверхности – на дне океана, в узкой прослойке, и нагревает в основном эту прослойку. Что снижает требования к мощности взрыва кометы.
Cevap
Количественные расчеты хороши тогда, когда качественно все верно. Все-таки здесь напрашивается мнение, что что-то не так не только в предположениях о механизмах сжатия (там адиабата; давление намного больше 1 ГПа; весь процесс идет с сильной диссипацией - сначала плазма, потом газ, потом фазовые переходы и плавление, потом только растрескивание. Образовать смесь воды и льда либо невозможно, либо требует очень специальных условий, см. далее, ...),...но и в самой идее. Лучше выбирать те идеи, которые лучше всего стыкуются с остальными знаниями, а при прочих равных - те, которые наиболее вероятны по всем вовлекаемым факторам и механизмам. И если есть несколько вариантов - детально сравнить их друг с другом на предмет соответствия остальным знаниям и натянутости предположений. Лучший по этим критериям, скорее всего, окажется более полезным, когда на него начнут опираться дальнейшие исследования. Зачем привлекать довольно необычное небесное тело и требующий много условностей механизм воздействия, если уже есть описание, объясняющее все существенно стройнее?
Cevap
- "Количественные расчеты хороши тогда, когда качественно все верно."Я напишу ключевые выражения, на которых основана идея.1. Наличие в Солнечной системе (в первую очередь в облаке Оорта ) тел с очень низкой плотностью типа кометы, которые могут залетать в окрестности Сатурна.2. Рассосредоточенный удар такого тела по Энцеладу.3. Механизм воздействия на поверхность Энцелада по типу абляции. Здесь имеется ввиду, что пыль кометы ударятся на большой скорости о поверхность спутника с нагревом поверхностного слоя до очень высоких температуры – возможно, несколько миллионов градусов. При этом, возникает поток плазмы, направленный перпендикулярно поверхности вверх в космос. За счет реактивной силы создается большое давление на поверхность спутника. Похожий процесс используется при лазерном сжатии мишени и в термоядерных бомбах для обжатия второй ступени заряда.4. Основной нагрев воды в океане происходит за счет сжатия льда, под действием давления взрыва кометы. При этом нагрев происходит во время перехода льда в более плотную фазу, с его нагревом и адиабатическим переходом в фазу воды и обычного льда. Наибольшая величина сжатия и выделения энергии возникает на границе между льдом и твердой поверхностью спутника.5. Разбрызгивания не происходит ввиду того, что энергия удара кометы выделятся, в основном, в глубине и равномерно по большой площади.
Пожалуйста, напишите, какие из утверждений, на Ваш взгляд, являются неверными.
Cevap
- «Зачем привлекать довольно необычное небесное тело и требующий много условностей механизм воздействия, если уже есть описание, объясняющее все существенно стройнее?»ГейзерыОбъяснение согласно выдвинутой гипотезе.В случае нагрева океана Энцелада в результате столкновения с кометой, океан должен затем постепенно охлаждаться. При охлаждении жидкой фазы воды на дне океана образуется лед. Лед имеет меньшую плотность, чем вода, поэтому происходит увеличение объема. Если предположить , что жидкая фаза воды на дне океана имеется только в южной части спутника и имеет форму в виде купола, то при охлаждении купола возникнет избыточное давление и он будет выдавливать лед в центре океана в верх, также в форме купола. При этом лед будет вспучиваться с образованием разломов. Избыточное давление воды начнет выталкивать воду по трещинам разломов с формированием гейзеров на поверхности спутника.В обсуждаемой статье, однозначного объяснения гейзерам не приведено, как не приведено объяснения разломам, из которых идут гейзеры.Разломы и трещиныПри подъеме воды по разломам происходит ее охлаждение и намерзание льда на стенках трещин разломов, в результате происходит утолщение стенок. Этот процесс расширяет слой льда, за счет чего возникает давление, направленное вдоль поверхности льда океана, которое выталкивает лед из центра в периферийные области. Этим объясняются характерный складчатый рельеф в виде натекания льда на границах океана, а также складки льда в центре. Отсутствие кратеров объяснятся тем, что во время удара кометы, все кратеры могли быть стерты с поверхностного слоя.В обсуждаемой статье по этому поводу лишь указывается «на то, что кора спутника испытывала относительно недавно интенсивные деформации», без объяснения причин деформаций.Нагрев поверхности в районе разломовВ случае наличия избыточного давления в нижнем слое океана возможно течение нагретого льда вверх вдоль разломов и его вытекание на поверхность в результате пластической деформации. Об этом свидетельствуют возвышенности на границах разломов и повышенная температура льда вблизи разломов. Это объясняет повышенную температуру льда вблизи разломов.В обсуждаемой статье нагрев поверхности вблизи разломов объясняется тепловой конвекцией. При этом указывается, что: «Модель пластичной конвекции может объяснить такой поток (тепла) лишь с натяжкой: ее интенсивность пропорциональна силе Архимеда, действующей на разогретые и менее плотные участки льда, а она пропорциональна силе тяжести, которая на Энцеладе в 70 раз меньше, чем на Земле.»
(Фотографию Энцелада можно посмотреть с увеличением по ссылке http://en.wikipedia.org/wiki/File:Enceladusstripes_cassini.j pg )
Дополнение от 17.07.2014Наконец, в отношении Приливного разогрева.Прикидочные расчеты, с допущением в сторону завышения результатов (принятыми для упрощения расчетов), показали, что мощность приливного разогрева Энцелада без учета водяной линзы на южном полюсе составляет 2,8ГВт, что в 6 раз меньше, чем требуется для восполнения излучаемой спутником энергии (18ГВт). Расчеты проводились при условии, что в тепло преобразуется все 100% приливной энергии.Если учесть водяную линзу в южной части Энцелада, то результат получается более чем обнадеживающим.Объяснение здесь не в увеличении КПД поглощения энергии. Дело в том, что отбор энергии приливного взаимодействия увеличивается, если уменьшается величина упругости материала, который подвергается приливному взаимодействию, при этом увеличивается длина деформации материала и, соответственно, работа приливных сил. Величина упругости водяного столба может быть очень низкой, если его расположить вертикально вдоль действующих приливных сил (столб воды в линзе на Энцеладе по отношению к приливным силам так и расположен),При таком расположении водяного столба, давление, которое создается приливными силами, компенсируется поднятием поверхности океана в центральной его части и опусканием на периферии в условиях низкой гравитации (гравитация на Энцелада в 70 раз меньше чем на Земле). Можно предположить, что ледяные плиты океана между собой связаны слабо, поэтому их наличие ни как не сказывается при расчете компенсирующих сил. При этом расчеты показывают, что столб воды шириной 10км (это глубина жидкой фазы океана) под действием приливных сил может совершать колебания до 5 км в направлении оттока и притока воды из центра в периферийные части океана. А вертикальные колебания поверхности океана могут превышать 100м. Несмотря на то, что колебания давления под действием приливных сил могут быть очень низкими (0,19 атм, для высота столба воды 250км) сила воздействия колебаний давления на большую площадь будет быть очень большой. При этом почти вся энергия приливного взаимодействия сконцентрируется в трещинах льда.Физика здесь чем-то напоминает гидравлический домкрат, где, нажимая с малой силой на поршень малого сечения можно с помощью поршня большого сечения, куда перетекает жидкость, поднять большой груз. Площадь сечения малого поршня на Энцеладе, это площадь сечения океана плоскостью, проходящей через океан и центр спутника, перпендикулярно направлению на Сатурн. А величина сечения большого поршня – это площадь поверхности самого океана.В связи с чем, моя гипотеза о воздействии на спутник кометы может быть неверна.Хотя, объяснение физики приливного нагрева южной части Энцелада, приведенное в обсуждаемой статье, по моему мнению, также не верно (что, собственно, побудило меня пуститься в эти исследования).
Cevap
elementy.ru
