Јупитеров ледени месец Цаллисто. Кредитна слика: НАСА Кликни за већу слику
Док научници сазнају више о нашем Сунчевом систему, они су пронашли водени лед у неким необичним ситуацијама. Истраживачи из Националне лабораторије Лавренце Ливерморе рекреирали су ову врсту леда у својој лабораторији; лед који вероватно опонаша услове притиска, температуре, напрезања и величине зрна на тим месецима. Овај лед може полако да се превија и врти се у зависности од температуре унутрашњости месеца.
Тај свакодневни лед који користите за хлађење чаше лимунаде помогао је истраживачима да боље разумеју унутрашњу структуру ледених месеци у далеким досезима Сунчевог система.
Истраживачки тим је демонстрирао нову врсту "пузања" или протока, у облику високог притиска леда стварајући у лабораторији услове притиска, температуре, стреса и величине зрна који опонашају оне у дубоким унутрашњостима великих ледени месеци.
Фазе високог притиска леда су главне компоненте џиновских ледених месеци спољашњег сунчевог система: Јупитеров Ганимеде и Цаллисто, Сатурнов Титан и Нептунов Тритон. Тритон је отприлике величине нашег сопственог месеца; остала три великана су пречника око 1,5 пута већа. Прихваћена теорија каже да се већина ледених месеци сакупљао као "прљаве снежне кугле" из облака прашине око сунца (соларне маглице) пре око 4,5 милијарди година. Мјесеци су се загријавали интерно овим процесом акрерације и радиоактивним распадањем њихове камените фракције.
Конвективни ток леда (слично као вртлози у врућој шољи кафе) у унутрашњости ледених месеци контролирао је њихов даљи развој и данашњу структуру. Што је слабији лед, ефикаснија је конвекција и хладнији ентеријер. Супротно томе, јачи је лед, топлији је ентеријер и већа је могућност да се појави нешто попут течног унутрашњег океана.
Ново истраживање открива у једној од фаза високог притиска леда („лед ИИ“) механизам пузања на који утиче кристална или „зрнаста“ величина леда. Овај налаз подразумева знатно слабији слој леда у лунама него што се раније мислило. Ице ИИ се прво појављује на притисцима од око 2.000 атмосфера, што одговара дубини од око 70 км највећем од ледених великана. Слој леда ИИ је дебљине отприлике 100 км. Нивои притиска у центрима ледених џиновских месеци на крају достижу еквивалент од 20 000 до 40 000 Земљине атмосфере.
Истраживачи из Националне лабораторије Лавренце Ливерморе (ЛЛНЛ), Универзитета Киусху у Јапану и америчког Геолошког завода спровели су експерименте пузања користећи апарат за тестирање на ниским температурама у Екпериментал Геопхисицс Лаборатори на ЛЛНЛ. Затим су приметили и измерили величину зрна леда ИИ коришћењем криогеног скенирајућег електронског микроскопа. Група је пронашла механизам пузања који доминира протоком при мањим напрезањима и финијим величинама зрна. Ранији експерименти код већих напрезања и механизама протока веће величине зрна који нису зависили од величине зрна.
Експерименталисти су могли да докажу да је нови механизам пузања заиста повезан са величином ледених зрнаца, нешто што је претходно било теоретски испитано.
Али мерење није било лако подвиг. Прво, морали су да створе лед ИИ веома фине величине зрна (мање од 10 микрометара или једну десетину дебљине људске длаке). Техника брзог циклуса притиска изнад и испод 2.000 атмосфера на крају је учинила свој трик. Уз то, тим је одржавао веома стабилни притисак од 2.000 атмосфера у апаратима за тестирање како би извео експеримент деформације са малим стресом недељама крајем. Коначно, како би разграничио зрна леда ИИ и учинио их видљивим на скенирајућем електронском микроскопу, тим је развио методу обележавања граница зрна уобичајеним обликом леда („лед И“), који се по микроскопу појавио другачијим од леда ИИ. . Након што су утврђене границе, тим је могао да измери величину зрна леда ИИ.
"Ови нови резултати показују да је вискозност дубоког леденог плашта знатно нижа него што смо раније мислили", рекао је Вилијам Дурхам, геофизичар из Ливерморове дирекције за енергију и животну средину.
Дурхам је рекао да је висококвалитетно понашање уређаја за тестирање при притиску од 2.000 атмосфере, сарадња са Томоакијем Кубоом са Универзитета Киусху и успех у превазилажењу озбиљних техничких изазова због случајног експеримента.
Користећи нове резултате, истраживачи закључују да је вероватно да се лед деформише механизмом пузања зрна осетљивог на величину зрна у унутрашњости ледених месеци када су зрна величине до центиметра.
"Овај новооткривени механизам пузања измениће наше размишљање о топлотној еволуцији и унутрашњој динамици средњих и великих димензија спољних планета у нашем Сунчевом систему", рекао је Дурхам. "Термичка еволуција ових месеци може нам помоћи да објаснимо шта се дешавало у раном Сунчевом систему."
Истраживање се појављује у броју за 3. март о часопису Сциенце.
Основана 1952. године, Национална лабораторија Лавренце Ливерморе има мисију да осигура националну безбедност и примени науку и технологију на важна питања нашег времена. Националном лабораторијом Лавренце Ливерморе управља Универзитет у Калифорнији за Националну управу за нуклеарну сигурност Сједињених Америчких Држава.
Изворни извор: ЛЛНЛ Невс Релеасе
