В океане подо льдом может идти снег. Снизу вверх

Людям, понятное дело, очень хочется найти жизнь вне Земли. На Венеру и Марс надежды, конечно, ещё остались, но они весьма слабые — на Марсе отправленные туда аппараты жизни уже не нашли. Правда, их аналог не нашёл жизни и на Земле, в пустыне Невада, где она точно есть. Но шансы всё же, надо отметить, довольно слабые.

Но на Венере и Марсе очень плохо с водой, которая, насколько нам известно, для жизни необходима. Зато с водой более чем хорошо на периферии Солнечной системы, и в частности — на спутниках планет-гигантов. И наибольший из них интерес для астробиологов представляет спутник Юпитера Европа.

Она не намного меньше Луны и на её поверхности очень холодно — от -160 °С до -220 °С, поэтому спутник сплошь покрыт вполне водяным льдом. Зато подо льдом находится океан такой глубины, что самое глубокое место на Земле — Марианская впадина — рядом с ним мелкий пруд.

Причём хотя этот океан пока ещё никто ни разу не видел, его наличие можно считать твёрдо установленным — метеоритных кратеров на поверхности спутника нет, зато есть разломы льда, из которых периодически бьют гейзеры.

Снизу же с отоплением всё хорошо — за счёт приливных сил, действующих как со стороны Юпитера, так и со стороны других спутников, Европа сохранила тектоническую активность, и извергающиеся на дне океана вулканы снабжают его не только теплом, но и необходимыми для жизни питательными веществами.

Не удивительно, что исследование Европы — одна из главных задач планируемой миссии Europa Clipper, которая будет изучать спутник, в том числе, с помощью радара. Однако результаты такого изучения будут сильно зависеть от толщины и состава льда. Чем больше соли, тем сложнее будет просветить лёд радиоволнами, и наоборот — чем тоньше и чище лёд, тем больше шансов просветить ледяную кору насквозь.

Причём есть все шансы на то, что лёд Европы не такой уж солёный — за счёт наблюдающегося и на Земле любопытного явления — идущего снизу вверх подводного снега.
Обычно ледяной покров земных морей утолщается за счёт простого намерзания льда снизу. Но в Антарктике, где лёд, как и на Европе, постоянный, обнаружили ещё один механизм его утолщения.

При повышении давления температура замерзания воды снижается — на каждые 130 атмосфер давления — на 1 °С. На Земле такое давление соответствует глубине в 1300 метров, на Европе же, где сила тяжести примерно в 7 раз меньше земной — примерно 10 километрам. Но в отличие от земных океанов европеанский очень глубок, до 100 километров, так что на дне его вода может замерзать при -10 °С и ниже, учитывая, что солёность тоже понижает температуру таяния льда.

Кроме того, температура воды может меняться при изменении давления без теплообмена с окружающей средой. Вода, конечно, жидкость, поэтому почти не сжимаема, но при больших давлениях заметным становится и этот процесс — температура меняется на 1 °С при изменении давления на 400 атмосфер, что соответствует глубине в 4 километра на Земле или в 30 километров на Европе.

Когда же с большой глубины поднимается значительная масса воды, она не успевает перемешаться и может оказаться охлаждённой ниже точки замерзания сразу по двум причинам — из-за повышения этой самой точки замерзания при снижении давления и из-за охлаждения самой воды при расширении. А переохлаждённой жидкости, чтобы замёрзнуть, превратиться в «подводный снег» — шугу, и всплыть окончательно, присоединившись к ледяному щиту, особых поводов не нужно.

Моделирование показывает, что если вода замерзает равномерно, например, за счёт остывания недр, то лёд будет в основном намерзать с поверхности океана. А вот если ледяная кора местами истончается за счёт вулканизма и тектоники, восстановление толщины льда произойдёт за счёт «подводного снега».

Лёд же Европы весьма подвижен — несколько раз, судя по ландшафтам, он вообще переворачивался, на экваторе немного теплее, а экваториальный лёд постепенно сползает к полюсам, да и вулканы не стоит списывать со счетов. Так что «снегопады наоборот» могут внести заметный вклад в европеанский лёд.

А шуга гораздо менее солёная, чем обычный намерзающий снизу лёд, так что «подводный снег» может с одной стороны упростить задачу исследователей — его проще просветить радаром — с другой — затруднить, ведь поверхностный лёд может быть куда соленее, чем считалось раньше.

Ледяная кора Европы, однако, вряд ли однородна — где-то она толще, где-то тоньше, где-то лёд чище, где-то грязнее. Так что радары потребуются мощные и умеющие подстраиваться под условия, но работать ими будет проще.