Voda na planetách s nízkým atmosférickým tlakem vře i za nízkých teplot, rychle se přitom odpařuje a o to rychleji mrzne. Ledovou krustu ale znovu a znovu narušují bubliny ze stále vroucí vody. Zjistili to vědci z Geofyzikálního ústavu Akademie věd. Nový fakt podle nich může pomoci k pochopení výlevného kryovulkanismu. Také ho lze využít při dalším zkoumání Sluneční soustavy.
Voda na Zemi za běžného tlaku při teplotě pod nula stupňů Celsia mrzne a při teplotě nad 100 stupňů Celsia vře. Vědce zajímalo, jak se bude voda chovat za extrémně nízkého tlaku či vakua, které se nachází například na ledových měsících Europa nebo Enceladus. I když na nich zatím nebyla přímo pozorována kapalná voda, může se tam občas dostat, konkrétně procesem známým jako výlevný kryovulkanismus.
Tuhnutí vody je při nízkém tlaku složitější
Při experimentu vědci umístili několik litrů vody do speciální nízkotlakové komory na Open University v Británii, která na výzkumu spolupracovala. Jakmile se tlak v komoře snížil na úroveň podobnou vakuu, voda se při nízké teplotě vařila, prudce se odpařovala a mrzla současně.
"Zjistili jsme, že proces tuhnutí vody v prostředí s velmi nízkým tlakem je složitější, než se dosud předpokládalo," uvedl hlavní autor studie Petr Brož z ústavu. Za nízkého tlaku voda vře i při nízkých teplotách, protože není za daných podmínek v kapalném stavu stabilní. "Její vypařování přitom způsobuje, že rychle chladne a následně mrzne. Ledová krusta, která se tvoří na její hladině, je ale opakovaně narušována bublinami vodní páry vznikající v důsledku jejího varu," dodal. Bubliny led nadzvedávají a lámou, čímž se celý proces mrznutí zpomaluje, komplikuje a prodlužuje.
Objev je důležitý i pro astronomy
Díky novým zjištěním mohou lépe pochopit zmiňovaný kryovulkanismus, který je přítomný nejen na ledových měsících, ale třeba na Plutu a podobné podmínky panují také na planetě Mars. A právě zde by mohla nová studie pomoci vysvětlit, jak by se chovala voda, pokud by se na povrchu planety v nedávné geologické minulosti ocitla.
"Vzniklá ledová vrstva je porézní, a tedy slabá. Celý proces vření, vypařování a mrznutí se tak může několikrát opakovat," popsal spoluautor studie Vojtěch Patočka z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy.
Podle Patočky by nerovnosti na povrchu, které vznikají hromaděním vodní páry pod ledem, mohly být vidět na radarových snímcích z vesmírných sond. Pozorování by mohlo pomoci tento geologický proces lépe pochopit a získané poznatky využít při plánování budoucích misí k těmto vzdáleným světům. Kdyby se podařilo navštívit místa, kde došlo k kryovulkanickým výlevům, vědci by mohli lépe zjistit, co se skrývá pod povrchem těchto světů a jaké tam jsou podmínky.
