Astrobiolodzy z Uniwersytetu Cornell opracowali nowatorski sposób określania temperatur oceanów odległych światów na podstawie grubości ich skorup lodowych, skutecznie przeprowadzając oceanografię z kosmosu.
Dostępne dane pokazujące zmienność grubości lodu umożliwiają już prognozę dla górnego oceanu Enceladusa, księżyca Saturna, a planowane w ramach misji NASA badanie orbitalne lodowej skorupy Europy powinno zrobić to samo w przypadku znacznie większego księżyca Jowisza, wzmacniając ustalenia misji dotyczące tego, czy mogłoby wspierać życie.
Naukowcy sugerują, że proces zwany „pompowaniem lodu”, który zaobserwowali poniżej szelfów lodowych Antarktyki, prawdopodobnie kształtuje spody skorup lodowych Europy i Enceladusa, ale powinien także zachodzić na Ganimedesie i Tytanie, dużych księżycach Jowisza i Saturna. odpowiednio. Pokazują, że zakresy temperatur, w których lód i ocean oddziałują na siebie – ważne regiony, w których możliwa jest wymiana składników życia – można obliczyć na podstawie nachylenia skorupy lodowej i zmian temperatury zamarzania wody przy różnych ciśnieniach i zasoleniu.
„Jeśli uda nam się zmierzyć zmiany grubości tych skorup lodowych, będziemy w stanie określić ograniczenia temperaturowe oceanów, czego tak naprawdę nie można jeszcze osiągnąć bez wiercenia w nich” – powiedziała Britney Schmidt, profesor nadzwyczajny astronomii i nauk o Ziemi i Atmosferze. „To daje nam kolejne narzędzie do zrozumienia, jak działają oceany. Podstawowe pytanie brzmi: czy istoty tam żyją, czy też mogłyby?”
Wraz z obecnymi i byłymi członkami Planetary Habitability and Technology Lab Schmidt jest współautorem książki „Ice-Ocean Interactions on Ocean Worlds Influence Ice Shell Topography” opublikowanej w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets.
W 2019 roku za pomocą zdalnie sterowanego robota Icefin zespół Schmidta zaobserwował pompowanie lodu w szczelinie pod lodowcem szelfowym Rossa na Antarktydzie.
Naukowcy sporządzili mapę zakresów potencjalnej grubości skorupy, ciśnienia i zasolenia dla światów oceanicznych o różnej grawitacji i doszli do wniosku, że pompowanie lodu będzie miało miejsce w najbardziej prawdopodobnych scenariuszach, choć nie we wszystkich. Odkryli, że interakcje między lodem a oceanem na Europie mogą być podobne do tych obserwowanych pod lodowcem szelfowym Rossa – dowód na to, że takie regiony mogą być jednymi z najbardziej podobnych do Ziemi na obcych światach, powiedział Justin Lawrence, wizytujący naukowiec w Cornell Center profesora astrofizyki i nauk planetarnych oraz kierownik programu w Honeybee Robotics.
Sonda Cassini NASA wygenerowała dane wystarczające do przewidzenia zakresu temperatur oceanu Enceladusa na podstawie nachylenia jego lodowej skorupy od biegunów do równika: od minus 1,095 do minus 1,272 stopnia Celsjusza. Znajomość temperatur pozwala zrozumieć, w jaki sposób ciepło przepływa przez oceany i w jaki sposób one krążą, wpływając na możliwość zamieszkania.
Naukowcy spodziewają się, że pompowanie lodu będzie słabe w Enceladusie, małym księżycu (szerokość Arizony) o dramatycznej topografii, podczas gdy w większej Europie – prawie wielkości księżyca Ziemi – przewiduje się, że będzie ono działać szybko, wygładzając i spłaszczając skorupę lodową. baza.
Schmidt powiedział, że praca pokazuje, w jaki sposób badania nad zmianami klimatycznymi na Ziemi mogą również przynieść korzyści naukom planetarnym, co jest powodem, dla którego NASA wspiera rozwój Icefin.
„Istnieje związek między kształtem skorupy lodowej a temperaturą oceanu” – powiedział Schmidt. „To nowy sposób na uzyskanie większej wiedzy na podstawie pomiarów skorup lodowych, który, mamy nadzieję, uda nam się uzyskać dla Europy i innych światów”.
Badania były wspierane przez program NASA Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology (FINESST) oraz National Science Foundation.