Strömungen im salzigen, unterirdischen Ozean unter der Eiskruste Europas könnten erklären, wie sich die frei schwebende Eiskruste des Jupitermondes mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt als sein tieferes Inneres. Experten des Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelten Simulationen, die zeigen, dass der Widerstand der Meeresströmungen stark genug sein könnte, um die Kruste zu verlangsamen oder zu beschleunigen. Das Team glaubt, dass der Ozean sogar für einige der geologischen Merkmale verantwortlich sein könnte, die auf Europas Oberfläche zu sehen sind – mit Rissen und Graten, die durch die Eiskruste verursacht werden, die entsteht, wenn sie sich als Reaktion auf die darunter liegenden Strömungen ausdehnt und zusammenzieht. Weitere Informationen über die Krustenrotation werden voraussichtlich in den 2030er Jahren zur Verfügung gestellt, mit freundlicher Genehmigung von Europa Clipper der NASA, das auch untersuchen wird, ob Europas Ozean außerirdisches Leben unterstützen könnte.
Die Studie wurde vom Geophysiker Dr. Hamish Hay von der Universität Oxford geleitet, der die Forschung während seiner Arbeit am Jet Propulsion Laboratory der NASA durchführte.
Er sagte: „Davor war durch Laborexperimente und Modellierung bekannt, dass Erwärmung und Abkühlung des europäischen Ozeans Strömungen antreiben können.
„Nun zeigen unsere Ergebnisse eine Kopplung zwischen dem Ozean und der Rotation der Eishülle, die zuvor nie in Betracht gezogen wurde.“
In ihrer Studie wandten Dr. Hay und seine Kollegen Techniken an, die zur Untersuchung des Ozeans hier auf der Erde verwendet wurden, um großmaßstäbliche Modelle der unterirdischen Gewässer Europas zu erstellen.
Sie führten Simulationen auf NASA-Supercomputern durch und untersuchten die Komplexität der Wasserzirkulation und wie diese sowohl durch Erwärmung als auch durch Kühlung beeinflusst wird.
Wissenschaftler glauben, dass Europas innerer Ozean von unten durch eine Kombination aus radioaktivem Zerfall und Gezeitenkräften – also der Schwerkraft – erwärmt wird, die auf den felsigen Kern des Mondes einwirken. Durch diese Erwärmung steigt warmes Wasser an die Meeresoberfläche.
In den Simulationen des Teams bewegte sich diese Konvektion zunächst vertikal, aber die Rotation des Mondes als Ganzes führte letztendlich dazu, dass das Wasser in eine horizontalere Richtung schwenkte und Strömungen bildete, die sowohl von Ost nach West als auch von West nach Ost ausgerichtet waren.
Durch die Berücksichtigung der Auswirkungen des Luftwiderstands in ihren Gleichungen konnte das Team feststellen, dass – wenn sie sich schnell genug bewegen – die Strömung einen ausreichenden Luftwiderstand auf die darüber liegende Eiskruste ausüben kann, um die Rotation der Hülle entweder zu beschleunigen oder zu verlangsamen.
Da sich außerdem die Menge der inneren Erwärmung im Laufe der Zeit ändern kann, kann dieser Einfluss auf die Krustenrotation ebenfalls variieren.
LESEN SIE MEHR: Großbritannien investiert 1,6 Millionen Pfund in Weltraumforschungstechnologien
Dr. Hay sagte: „Die Arbeit könnte wichtig sein, um zu verstehen, wie sich die Rotationsgeschwindigkeiten anderer Meereswelten im Laufe der Zeit geändert haben könnten.
„Und jetzt, da wir über die potenzielle Kopplung der inneren Ozeane mit der Oberfläche dieser Körper Bescheid wissen, erfahren wir möglicherweise mehr über ihre geologische Geschichte sowie über die Europas.“
Die Frage, ob sich die eisige Hülle Europas möglicherweise schneller dreht als ihr Inneres, und warum genau, wird seit langem von Planetenwissenschaftlern diskutiert.
Anstatt diese Variation jedoch mit einem internen Einfluss in Verbindung zu bringen, hatten sich die Forscher zuvor auf einen externen Einfluss konzentriert – Jupiter.
Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Gezeitenkraft des Gasriesen, die an Europa zieht, auch an der Hülle des eisigen Mondes zerrt, wodurch er sich etwas schneller dreht.
Der Co-Autor der Veröffentlichung und Geologe Dr. Robert Pappalardo vom Jet Propulsion Laboratory der NASA sagte: „Für mich war es völlig unerwartet, dass das, was in der Zirkulation des Ozeans passiert, ausreichen könnte, um die eisige Hülle zu beeinträchtigen. Das war eine riesige Überraschung.
„Und die Idee, dass die Risse und Grate, die wir auf Europas Oberfläche sehen, mit der Zirkulation des Ozeans darunter in Verbindung gebracht werden könnten – Geologen denken normalerweise nicht: ‚Vielleicht ist es der Ozean, der das tut‘!“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht.