Океаны водяных планет
Во-первых, о водяных или водных планетах. Это экзотическая обнаруженная недавно разновидность землеподобных (по размеру) миров. Планеты состоящие из воды по преимуществу - на половину или на три четверти. К данной категории относятся TRAPPIST-1e, GJ1214b и, может быть, Глизе 581c. И прежде чем удивляться стоит вспомнить, что именно вода является самым распространённым соединением в космосе. В определённом смысле водяными (ледяными) гигантами являются Уран и Нептун. Из воды же на половину или более состоят спутники Юпитера и Сатурна. Земля свою воду просто потеряла на этапе формирования. Но в определённых условиях такого может не произойти.
Условия формирования водяной планеты - тема требующая отдельного рассмотрения. Интереснее, что получится, если мир земной массы всю наличествующую в протопланетном кольце воду сохранит. Получится же - после плановой дифференциации недр - планета примерно вдвое меньшей плотности и на 25% большего диаметра. С металлическим ядром, каменной мантией и - поверх неё - толстым, - от 4 тысяч километров - слоем воды. Причём, если планета находится в зоне обитаемости, на поверхности вода будет жидкой.
На поверхности. То есть, глубже - нет. С погружением давление предсказуемым образом растёт, - температура, кстати, тоже, хотя и не так быстро, как на твёрдых планетах, - и вода переходит в экзотический лёд. Очень специфическое, ничего (кроме кристаллической структуры) не имеющее со льдом привычным. Экзотический лёд образуется, когда несжимаемая жидкость оказывается вынужденной сжаться. Все его формы плотнее воды, а некоторые - старшие - не тают при очень высоких температурах.
Интереснее же всего то, что вода переходит в лёд несколько раз. На каком-то уровне она поддаётся прессингу и сжимается, выстраивая молекулы в решётку. Но ниже с ростом температуры лёд снова переходит в жидкость. Именно такую «матрёшку» из четырёх ярусов океана, разделённых тремя слоями льда (плюс поверхностный ледяной панцирь и ледяное же дно) представляет собой крупнейший спутник Солнечной системы Ганимед.
Вдаваться в подробности и цифры… в данном случае не стоит. Ибо всё это слишком сильно зависит от вводных. Достаточно сказать, что где-то на глубине 200 километров океан водяной планеты будет иметь окончательное, состоящее из текучего, нагретого до сотен градусов льда VII (плотность 1.65 г/см3). Выше же у него будет ещё два-четыре «промежуточных» ложных дна. Представляющих собой нечто весьма странное… Почему, станет ясно, если задать правильный вопрос: раз экзотический лёд тяжелее воды, почему он не тонет?
Ложное ледяное дно водной планеты представляет собой ярус циклопических - длиной десятки километров - вертикальных ледяных игл, подвешенных в восходящем течении. Внизу лёд тает, превращаясь в занимающую больший объём воду. Наверху же, возникает разряжение, ибо сжимаясь в лёд, вода уменьшает объём. Разница давлений приводит к возникновению течения.
Картина, таким образом, в высшей степени фантастична, и дополнить её можно описанием подлинного дна, представляющего собой поле шестигранных куполов, - колонн конвекции. Ведь ниже ледяной мантии находится каменная, - как и положено мантии раскалённая. Прилегающие к ней массы экзотического льда нагреваются, расширяются и всплывают. По краям же колонн, остывший лёд затягивается вниз.
...Данные детали, прежде всего, должны внести коррективы в представления о возможных обитателях глубин суперокеана водной планеты. Их не будет. Как минимум, в нижнем ярусе. Ибо температура в сотни градусов в сочетании с запредельным давлением и огромной солёностью (соприкасающаяся с камнем вода, лёд в том числе, в данных условиях превращается в растворитель чудовищной силы) не совместимы с вообразимой, построенной на макромолекулах, биохимией.
В верхних ярусах условия будут гуманнее. Температура, давление и солёность там, разумеется, ниже. Но пригодным для жизни, скорее всего, окажется только слой самый верхний, - граничащий с атмосферой. Ибо даже на его ложном дне вода превращается в экзотический лёд… и этом, всё, в принципе, сказано.
Проблема же заключается в том, что способность ложного, подвешенного дна выполнять экологические функции дна обычного - под большим вопросом. Очевидно, там отсутствуют условия для переработки отмершей органики и возвращения в круговорот углерода и микроэлементов. Отсутствуют там условия и для образования отложений. Как минимум, в привычном виде. Непонятно, окажутся ли минеральные частицы (в случае водных планет - только космическая пыль) и органика «подвешенными», или же скорость восходящего течения позволит им уйти в нижние ярусы, с последующим осаждением на подлинное дно, и увлечением нисходящими потоками льда в недра планеты.
https://dzen.ru/a/ZJaAFAY6jQGukbk1