木星的伽利略卫星可能在互相取暖

2022-02-24 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:889 /
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在一个被称为潮汐加热的过程中,木星的伽利略卫星产生的引力推和拉& # 8212;木卫二、木卫三、木卫一和木卫四& # 8212;气态巨行星本身伸展并挤压卫星足以使它们变暖。因此,一些冰冷的卫星内部足够温暖,可以容纳大量液态水,就岩石卫星木卫一而言,潮汐加热将岩石融化成岩浆。行星研......

在一个被称为潮汐加热的过程中,木星的伽利略卫星产生的引力推和拉& # 8212;木卫二、木卫三、木卫一和木卫四& # 8212;气态巨行星本身伸展并挤压卫星足以使它们变暖。因此,一些冰冷的卫星内部足够温暖,可以容纳大量液态水,就岩石卫星木卫一而言,潮汐加热将岩石融化成岩浆。行星研究人员此前认为,木星是与卫星内部液体相关的大部分潮汐加热的原因,但美国宇航局喷气推进实验室的哈米什·海伊博士和他的同事发现,月球与月球之间的相互作用可能比木星本身对加热更负责任。

Hay et al for the first time investigate moon-moon tides in Jupiter’s Galilean moons and show that they can cause significant heating through the excitation of high-frequency resonant tidal waves in their subsurface oceans. Image credit: Galileo Project / Voyager Project / NASA’s Jet Propulsion Laboratory.

Hay等人首次研究了木星伽利略卫星中的月月潮汐,并表明它们可以通过激发地下海洋中的高频共振潮汐波来引起显著的加热。影像学分:伽利略项目/旅行者项目/美国宇航局喷气推进实验室。

“在地质时期保持地下海洋不结冰需要内部加热和热量损失之间的良好平衡,然而我们有几个证据表明木卫二、木卫三、木卫四和其他卫星应该是海洋世界,”合著者、亚利桑那大学月球和行星实验室博士后研究员安东尼·特林博士说。

离木星最近的卫星木卫一显示出广泛的火山活动,这是潮汐加热的另一个结果,但其强度可能比地球等其他类地行星在早期历史中经历的要高

“最终,我们希望了解所有这些热量的来源,这既是因为它对太阳系内外许多世界的进化和可居住性的影响。”

“这很令人惊讶,因为卫星比木星小得多,”海博士说。

“你不会想到它们能够产生如此大的潮汐响应。”

潮汐加热的诀窍是一种叫做潮汐共振的现象。

“共振会产生更多的热量。基本上,如果你推动任何物体或系统并放开,它会以自己的自然频率摆动,”海博士解释道。

“如果你继续以正确的频率推动系统,这些振荡会变得越来越大,就像你推动秋千一样。”

“如果你在正确的时间推动秋千,它会飞得更高,但如果时机不对,秋千的运动会受到抑制。”

每个月亮的自然频率取决于其海洋的深度。

Hay博士说:“在这项工作之前,这些潮汐共振是已知的,但只针对木星引起的潮汐,只有当海洋真的很薄(小于300米,或低于1000英尺)时,才能产生这种共振效应,这是不太可能的。

当潮汐力作用在全球海洋上时,它会在表面产生一个潮汐波,最终以一定的频率或周期绕赤道传播

根据研究小组的模型,由于卫星的海洋被认为太厚,仅靠木星的影响无法产生与卫星共振的正确频率的潮汐。

只有当研究人员加入其他卫星的引力影响时,他们才开始看到潮汐力接近卫星的自然频率。

当木星卫星系统中其他物体产生的潮汐与每个月亮自身的共振频率相匹配时,月亮开始经历比仅由木星引起的潮汐更多的加热,在最极端的情况下,这可能导致内部冰或岩石融化。

要让卫星经历潮汐共振,它们的海洋必须有几十到几百公里厚,这在科学家目前的估计范围内。然而,新发现也有一些警告。

“我们的模型假设潮汐共振永远不会变得太极端,”海博士说。

“我们想回到模型中的这个变量,看看当他们解除约束时会发生什么。”

“我们也希望未来的研究能够推断出这些卫星内海洋的真实深度。”

该发现发表在《地球物理研究快报》杂志上。

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用月球潮汐为伽利略卫星提供动力。地球物理研究快报,2020年7月19日在线发布;doi: 10.1029/2020GL088317


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