Dinámica de géiseres y transporte de trazadores sobre el polo sur de Encelado

Instantánea tomada al final de la simulación para el escenario S30c90v. El panel (a) muestra anomalías de temperatura en un 𝑥 dado en sombreado y anomalías de densidad en contornos. Los contornos sólidos indican una anomalía de densidad positiva y los contornos discontinuos indican una anomalía de densidad negativa. De delgado a grueso, los contornos marcan Δ𝜌 = ±10−4, ±8 × 10−4 kg/m3, ±5 × 10−3 kg/m3, ±5 × 10−2 kg/m3. El panel (b) es similar al panel (a), excepto que se muestra la salinidad en lugar de la temperatura. El panel (c, d) muestra la tasa de congelación/fusión y el balance de calor de la capa de hielo, respectivamente. En el panel (d), las curvas roja, naranja, verde y negra representan la disipación del hielo Hice, el calor absorbido por el océano Hocn, la pérdida de calor conductivo a través del hielo Hcond y la liberación de calor latente respectivamente Hlatent. La curva punteada gris muestra el balance térmico residual, que debe ser cercano a cero. El panel (e,f) muestra la dinámica en un plano horizontal, las velocidades de flujo horizontal en los carcajes, la anomalía de densidad en el sombreado y las áreas con velocidad vertical más allá de un cierto umbral (consulte el texto justo encima de la figura) están marcadas con eclosión. La trama verde indica un movimiento hacia arriba y la trama amarilla indica un movimiento hacia abajo. El plano representado por el panel (e) se toma justo debajo de la capa de hielo (z=-9 km), y el plano representado por el panel (f) está justo por encima del lecho marino (z=-56 kilómetros).

Sobre el polo sur de la luna helada de Saturno, Encelado, los géiseres expulsan agua al espacio en un patrón de rayas, lo que convierte a Encelado en uno de los destinos más atractivos en la búsqueda de vida extraterrestre.

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Exploramos la dinámica oceánica y el transporte de calor/trazadores asociados con los géiseres como una función de la salinidad oceánica asumida y varias distribuciones de calor del núcleo y la cubierta y patrones de calentamiento del fondo.

Encontramos que aunque el calentamiento se concentra en una banda estrecha en el lecho marino directamente debajo del polo sur, el fluido caliente se mezcla rápidamente con su entorno debido a la inestabilidad baroclínica.

La señal de calentamiento bajo el hielo es difusa e insuficiente para evitar que el géiser se congele. En cambio, si se supone que el calentamiento es local al géiser, que emana de la disipación de las mareas en el hielo mismo, el géiser puede sostenerse.

En este caso, el océano superior debajo del hielo se estratifica de manera estable y, por lo tanto, actúa como una barrera para la comunicación vertical, lo que resulta en escalas de tiempo de tránsito desde el núcleo hasta la capa de hielo de cientos de años.

Wanying Kang, John Marshall, Tushar Mittal, Suyash Bire

Materias: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2205.15732 [astro-ph.EP] (o arXiv:2205.15732v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
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De: Wanying Kang
[v1] martes 31 de mayo de 2022 12:23:11 UTC (35461 KB)
https://arxiv.org/abs/2205.15732
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