Les scientifiques ont pu recréer les conditions extrêmes trouvées sur les lunes glacées dans l'espace profond et ont révélé le comportement instable de l'eau.
Dans l'environnement de pression proche de zéro de l'espace, l'eau réagit très différemment de la façon dont elle fait sur Terre. Il subit simultanément l'ébullition et la congélation.
Les lunes glacées sont recouvertes d'un extérieur de glace avec des océans liquides existant sous la croûte de glace. Tout comme la lave à travers l'activité volcanique remodèle la surface de la Terre, l'eau remodèle les lunes glacées à travers un processus appelé cryovolcanisme.
Pour comprendre comment le comportement modifié de l'eau pourrait entraîner des changements géologiques sur les lunes glacées, des chercheurs de l'Université de Sheffield, de l'université ouverte et de l'Académie tchèque des sciences ont utilisé une chambre à basse pression spécialement construite pour créer les conditions de type quasi-vacuum trouvées sur Europa et sur l'orède.
Europa est la lune glacée qui orbite Jupiter. ENCELADUS ORBITS Saturne.
Les deux lunes glacées ont un extérieur congelé. Sur Encelade, la température à l'équateur est de -193 ° C. Les astronomes ont vu des preuves de jets géants de vapeur d'eau et de particules d'eau ventilées ou éjectées dans l'espace par un processus de type volcan appelé cryovolcanisme explosif.
Il y a un processus allié appelé cryovolcanisme effusif, où le liquide est libéré comme un écoulement à la surface des lunes glacées – à un débit de lave trouvé sur terre – bien que des preuves d'une telle activité soient difficiles à détecter.
L'équipe de recherche voulait voir si elle pouvait identifier à quel point le cryovolcanisme effusif se produit en étudiant le comportement de l'eau dans un environnement proche de la vacuum. Les résultats sont publiés dans la revue Lettres de science de la Terre et planétaire.
Ils ont utilisé une chambre à basse pression – « George », la grande chambre sale Mars, hébergée à l'université ouverte. Pour la première fois, les scientifiques ont pu exécuter des expériences avec des volumes d'eau relativement importants et, à travers des ports d'observation, ont filmé ce qui se passait.
Alors que la pression à l'intérieur de la chambre était abaissée, l'eau a commencé à bouillonner et à bouillir, malgré le froid. L'ébullition a créé de la vapeur qui transportait la chaleur loin de l'eau, et l'eau refroidie, atteignant son point de congélation – et des morceaux de glace flottants formés. Ils ont continué à croître en taille, avec une nouvelle glace se formant autour de leurs bords.
En quelques minutes, la majeure partie de l'eau était recouverte de glace mince.
Au-dessous du revêtement de glace, l'eau liquide a continué à bouillir, avec des bulles qui se brisent ou déformant la couche de glace, permettant à l'eau d'épanger ou de s'échapper à travers les fissures sur la surface de la glace. Des études antérieures impliquant des volumes beaucoup plus faibles d'eau suggérés par une glace épaisse se formeraient et scelleraient rapidement l'eau pour éviter davantage de bouillir.
Le Dr Frances Butcher, chercheur à l'École de géographie et de planification à l'Université de Sheffield et l'un des auteurs de l'étude, a déclaré: « La couche de glace qui se forme est faible et pleine de trous et de bulles.
« Si la glace était plus forte, elle scellerait probablement l'eau liquide en dessous et empêcherait davantage de bouillir. Mais nos expériences montrent que lorsque l'eau bouillonne, le gaz libéré est piégé sous la croûte glacée. Les constructions de pression, les fissures de glace, le gaz s'échappe à nouveau à la baisse de la baisse de la pression.
« Dès que de nouvelles fractures apparaissent, l'eau recommence à bouillir et tout le processus se répète. »
Sur Terre, l'eau suit des règles physiques bien connues: il gèle en dessous de 0 ° C et se termine au-dessus de 100 ° C.
Le Dr Petr Broz, de l'Institut de géophysique de l'Académie tchèque des sciences et auteur principal de l'étude, a déclaré: « Nous avons constaté que le processus de congélation de l'eau sous une très basse pression est beaucoup plus complexe qu'on ne le pensait auparavant.
« Dans de telles conditions, l'eau bouillonne rapidement même à basse température, car elle n'est pas stable sous basse pression. Simultanément, il s'évapore et commence à geler, entraîné par l'effet de refroidissement intense provoqué par l'évaporation elle-même. La croûte de glace qui se forme est considérablement perturbée, compliquant et prolongeant le processus de libris.
Les chercheurs espèrent que leur enquête aidera à identifier les signes anciens d'activité cryovolcanique non seulement sur les lunes glacées, mais dans d'autres corps célestes du système solaire.
Le processus que les scientifiques ont observé des bulles montant et déformant la calotte glaciaire a entraîné une croûte de glace inégale avec des bosses et des dépressions.
Manish Patel, professeur de sciences planétaires à l'université ouverte, qui supervise l'installation de simulation Mars, a déclaré: « Ces irrégularités topographiques – causées par une vapeur piégée sous la glace – peuvent laisser des signatures distinctes qui pourraient être détectables par des vaisseaux spatiaux en orbite, par exemple par ceux équipés de radars, offrant un nouveau moyen potentiel d'identifier l'activité cryovolcanique ancienne.
« Cela pourrait fournir des indices précieux pour planifier de futures missions sur ces mondes éloignés – et nous aider à mieux comprendre le processus toujours mystérieux du cryovolcanisme. »
