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太陽系外縁部衛星の海動的関係

2019-01-17 22:30:19 | 土星系
地下海洋が有る衛星では海流で熱運搬と氷殻の変形が有るところまでは分かった。以下、機械翻訳。
太陽系外縁部衛星の海動的関係

キーポイント:- 海動的関係は氷で覆われた海世界の居住性のために重要です。
- ストロング海流が多分 エンケラドス 、タイタン、 エウロパ とガニメデに存在します。
- 海の 対流 伝熱が緯度で変化して、そして氷殻の 熱物性 構造を修正するかもしれません。

要約
海世界は太陽系で流行しています。 エンケラドス 、タイタン、 エウロパ とガニメデに焦点を合わせて、私は交替している対流理論と数のシミュレーションを海流と氷海カプリングの可能性を予測するために使います。 回転の影響力が比較的強いとき、大洋は多数の地域区分された噴射、軸の 対流運動と高い緯度においての最も効率的な伝熱を持っています。 この体制は エンケラドス にそしてもしかするとタイタンに最も適切であって、そしてそれらの長波長地形を説明するのを助けるかもしれません。 いっそう中ぐらいの交替の影響、より少ない地域区分されたジェット形式のために、ハドリーのような循環細胞が発展します、そして熱流速が赤道の近くでピークに達します。 この体制は エウロパのために予測されて、そしてタイタンのために可能であって、そして氷殻を着て 熱合成 ダイアピリズム によって地質学の活動を促進させるのを助けるかもしれません。 弱い交替の影響力が同心の地域区分された流れ、と望ましいオリエンテーションなしで細胞をひっくり返すことを許します。 ガニメデの海のための予測がこれらすべての体制に及びます。
明白な言語概要:太陽系外縁部はその多くが多分それらの外の氷のような殻の下の全球的な大洋を持っている多数の多様な衛星が主催者です。
私は理論的な議論と数のモデルをこのような大洋を横切って海流と伝熱について予測をするために使います。 我々の結果は強い海流が エンケラドス 、タイタン、 エウロパ とガニメデ、に存在して、そして熱の転送を上に重なった氷殻を修正するかもしれない自由で変化させることを示唆します。

1。イントロダクション
太陽系外縁部の探究が表面下の大洋が氷衛星の内部構造で比較的普通であって、そして惑星(Nimmo & Pappalardo 、2016; Lunine 、2017)を小さく見せるかもしれないことを示しました。 有力な証拠が、大洋で同じく潜在的に ミマス と ディオーネ に存在していて、たくさん 土星の衛星で エンケラドス とタイタンのために存在します。 木星系で、 エウロパの 大洋の説得的な証拠があります、そして大洋が同様にガニメデと潜在的にカリストの中で予測されます(c.f. Hartkorn & Saur 、2017)。 冥王星、カロンと 海王星の衛星トリトンのような、カイパーベルトオブジェクトが同じく表面下の大洋を持っているかもしれません。
液体水の存在はこれらの海世界を説得的な 宇宙生物学 目標にします。 しかしながら、これらの大洋の動的関係は同じく住むに適した環境を促進することにおいて役割を果たします。 例えば、もし海が対流(例えば、ヴァンス&グッドマン、2009; Soderlund およびその他、2014)に不安定であるなら、熱と 海洋底 と氷殻の間の物質的な交換が強められるでしょう、あるいは機械的に流れ(例えば、タイラー、2008; Lemasquerier およびその他、2017;ウィルソン& Kerswell 、2018)を促進させました。 流れと乱気流が生命が利用するかもしれない海の天地の近くで強い熱の、そして構成の勾配の存在を暗示する海水を混ぜる傾向があります。 混合効率が空間的に変化するかもしれません、それでこれらの申請は同じく可能性がある bionutrients の分配のために重要です。 加えるに、海からの伝熱が氷殻がどこで融けて、そして凍るかに影響を与えるでしょう。 氷シェルと海の氷結の融解が、特に氷海インタフェース、類似した地球の棚氷(例えば、デイリーおよびその他、2013)での住むに適した環境の間際で、塩予算に影響を与えるでしょう。 さらに、塩で使い尽くされた加えられた氷が肯定的な浮力を持って、そして表面をつなぐであろう氷シェルを着ている、そして表面下の噴出 熱合成 ダイアピル (例えば、 Pappalardo &バー、2004; Soderlund およびその他、2014)に導くかもしれません。
ここで、私は来たる Europa Clipper (フィリップス& Pappalardo 、2014)とジュース(Grasset およびその他、2013)のミッションの準備でカッシーニのミッションからのデータのそして エウロパ とガニメデの豊富という条件のもとで エンケラドス とタイタンの海力学に焦点を合わせます。 対流システムを交替することに対して、法律の大きさを調整することは第2節で(彼・それ)らの convective 行動について予測をするために使われます、そして予測された体制を特徴づけている世界的な海対流の数のモデルが第3節で引き起こされます。 これらの結果の帰結的意味が第4節で論じられます。
図1。 同じぐらい Cheng およびその他によって定義された Convective 体制図。 (2018)重ねられたパラメータ見積もりで エンケラドス (紫紅色)、タイタン(グレー)、 エウロパ (シアンの)、そしてガニメデ(青)のために重ねられて;ボックスが熱流速で不確実性を反映します、そして海の厚さ値と大胆な垂直のラインがそれらの名目上の見積もりを表します(表1参照)。 我々の数のシミュレーションは星によって示されます:赤(E = 3.0×10^ - 5)、紫紅色(E = 7.5×10^ - 5)、シアン(E = 1.5×10^ - 4)、青(E = 3.0×10^ - 4)と黒(E = 7.5×10^ - 4)。 途切れがない黒いラインは対流(チャンドラセカール、1961)の開始のために登っているものを示します、黄色のラインは geostrophic の乱気流政権から片寄った境界線政権(エッケ&ニーメラ、2014;ジュリアンおよびその他、2012)まで予測された移行の範囲をバインドしました、そして赤いラインは片寄った境界線政権から nonrotating 伝熱政権(Gastine およびその他、2016;ギルマン、1977)まで予測された移行の範囲をバインドしました。 RaUNR^RoC =  1
と RaGTU^EN14 scalings がプラントル数に依存します、Pは;ラインがPr = 氷衛星大洋のための見積もりが明るいラインがPを想定する間に = 1である13の下記がシミュレーションで使ったと想定するボールド体です。


図2。 速度フィールドがそれぞれのモデル(1eコラム)のためにすべての経度以上と少なくとも0.02の粘着性の拡散時間を平均しました。 (A)回転している、から慣性のタイムスケールの比率を特徴づける dimensionless ロスビー番号ユニット、 Ro = U / ? Dで与えられた地域区分された流れ。 赤(青)が 順行 (逆行)の流れを示します。 (B) Ro ユニットで与えられたラジアル流れ。 赤(青)が噴出(沈降)の流れを示します。


図3。 無次元 ラジアル温度勾配∂T / ∂がすべての経度の上に平均された外の境界と少なくとも0.02の粘着性の拡散時間に沿ってです。 事例が色によって示されます。


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