Jupiters månar är heta.

Väl, varmare än de borde vara, för att vara så långt från solen. I en process som kallas tidvattenuppvärmning, gravitationsdrag från Jupiters månar och själva planeten sträcker ut och klämmer ihop månarna tillräckligt för att värma dem. Som ett resultat, några av de isiga månarna innehåller interiörer som är tillräckligt varma för att ta emot oceaner av flytande vatten, och i fallet med den steniga månen Io, tidvattenuppvärmning smälter sten till magma.

Forskare trodde tidigare att gasjätten Jupiter var ansvarig för det mesta av tidvattenuppvärmningen i samband med månarnas flytande inre, men en ny studie publicerad i Geofysiska forskningsbrev fann att mån-måne interaktioner kan vara mer ansvariga för uppvärmningen än Jupiter ensam.

"Det är förvånande eftersom månarna är så mycket mindre än Jupiter. Du skulle inte förvänta dig att de skulle kunna skapa ett så stort tidvattensvar, " sa tidningens huvudförfattare Hamish Hay, en postdoktor vid Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, som gjorde forskningen när han var doktorand vid University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory.

Att förstå hur månarna påverkar varandra är viktigt eftersom det kan kasta ljus över månsystemets utveckling som helhet. Jupiter har nästan 80 månar, varav de fyra största är Io, Europa, Ganymedes och Callisto.

"Att upprätthålla hav under ytan mot frysning under geologiska tider kräver en fin balans mellan intern uppvärmning och värmeförlust, och ändå har vi flera bevis för att Europa, Ganymedes, Callisto och andra månar borde vara havsvärldar, " sa medförfattaren Antony Trinh, en postdoktor vid Lunar and Planetary Lab. "Io, månen närmast Jupiter, visar utbredd vulkanisk aktivitet, en annan konsekvens av tidvattenuppvärmning, men med en högre intensitet som sannolikt upplevs av andra jordiska planeter, som jorden, i deras tidiga historia. I sista hand, vi vill förstå källan till all denna värme, både för dess inflytande på evolutionen och beboeligheten i de många världarna över solsystemet och bortom."

Tidvattenresonans

Tricket till tidvattenuppvärmning är ett fenomen som kallas tidvattenresonans.

"Resonans skapar belastningar mer uppvärmning, " sa Hay. "I grund och botten, om du trycker på något föremål eller system och släpper taget, den kommer att vingla med sin egen naturliga frekvens. Om du fortsätter att trycka på systemet med rätt frekvens, dessa svängningar blir större och större, precis som när du trycker på en gunga. Om du trycker på gungan vid rätt tidpunkt, det går högre, men få timingen fel och gungans rörelse dämpas."

Varje måns naturliga frekvens beror på djupet av dess hav.

"Dessa tidvattenresonanser var kända före detta arbete, men bara känd för tidvatten på grund av Jupiter, som bara kan skapa denna resonanseffekt om havet är riktigt tunt (mindre än 300 meter eller under 1, 000 fot), vilket är osannolikt, " sa Hay. "När tidvattenkrafter verkar på ett globalt hav, det skapar en flodvåg på ytan som slutar utbreda sig runt ekvatorn med en viss frekvens, eller punkt."

Enligt forskarnas modell, Jupiters inflytande ensamt kan inte skapa tidvatten med rätt frekvens för att resonera med månarna eftersom månarnas hav anses vara för tjocka. Det var först när forskarna lade till gravitationsinflytandet från de andra månarna som de började se tidvattenkrafter närma sig månarnas naturliga frekvenser.

När tidvatten som genereras av andra objekt i Jupiters månsystem matchar varje måns egen resonansfrekvens, månen börjar uppleva mer uppvärmning än på grund av tidvatten som enbart höjs av Jupiter, och i de mest extrema fallen, detta kan leda till att is eller sten smälter internt.

För att månar ska uppleva tidvattenresonans, deras hav måste vara tiotals till hundratals kilometer – högst några hundra mil – tjocka, vilket ligger inom intervallet för forskarnas nuvarande uppskattningar. Dock, det finns några förbehåll för forskarnas resultat.

Deras modell antar att tidvattenresonanser aldrig blir för extrema, sa Hay. Han och hans team vill återgå till denna variabel i modellen och se vad som händer när de lyfter den begränsningen.

Hay hoppas också att framtida studier kommer att kunna sluta sig till det verkliga djupet av haven inom dessa månar.