Детальная информация

Данная работа посвящена исследованию возможности образования жидкой воды в ледяных телах за счёт быстрого процесса рекомбинации накопленных радикалов H и OH. Предполагается, что радикалы медленно накапливаются в водяном льду за счёт распада долгоживущих радионуклидов. Целью работы является определение набора параметров, при которых теоретически возможно образование жидкой воды внутри ледяного тела. Рассматриваются такие параметры, как радиус тела, начальная температура тела, содержание в составе тела пыли и летучих газов, энергия активации H-радикалов, пористость, герц-фактор и концентрации накопленных радикалов. Для решения данной задачи используются теоретические оценки, а также одномерная сферически симметричная модель, позволяющая моделировать распространение по всему объёму тела процесса рекомбинации и дальнейших процессов остывания ледяного тела и ухода из него летучих газов CO и CO₂. В данной работе показано, что при определённом наборе параметров образование жидкой воды внутри тела возможно. Необходимые для этого концентрации радикалов попадают в диапазон концентраций, наблюдавшихся в экспериментах. Однако для накопления таких концентраций за счёт распада долгоживущих радионуклидов необходима начальная температура тела не выше 25 К и повышенное в несколько раз относительно современных оценок содержание радионуклидов. Жидкая вода может существовать внутри ледяного тела в течение времени, которое определяется уходом летучих газов из тела. Данное время составляет примерно 50 лет для тела радиусом 1 км и увеличивается пропорционально квадрату радиуса тела.

The given work is devoted to an investigation of the possibility of liquid water formation within icy bodies through the rapid recombination of accumulated H and OH radicals. It is assumed that these radicals accumulate slowly in water ice through the decay of long-lived radionuclides. The aim of this work is to determine the set of parameters under which the formation of liquid water inside an icy body is theoretically possible. Parameters such as the body’s radius, initial temperature, dust and volatile gas content, activation energy of H radicals, porosity, Hertz factor, and concentrations of accumulated radicals are considered. To solve this problem, theoretical estimates are used, as well as a one-dimensional spherically symmetric model that allows simulating the propagation throughout the body’s volume of the recombination process and subsequent processes of the icy body’s cooling and the escape of volatile gases CO and CO₂ from it. This work demonstrates that, under a specific set of parameters, the formation of liquid water inside the body is possible. The radical concentrations required for this fall within the range of concentrations observed in experiments. However, for such concentrations to accumulate due to the decay of long-lived radionuclides, an initial body temperature below 25 K and a radionuclide content several times higher than current estimates are required. Liquid water can exist inside an icy body for a period of time determined by the rate at which volatile gases escape from the body. This period is approximately 50 years for a body with a radius of 1 km and increases in proportion to the square of the body’s radius.