Slapové zahřívání v heterogenních planetách

• Thesis title in Czech: Slapové zahřívání v heterogenních planetách
• Thesis title in English: Tidal dissipation in heterogeneous bodies
• Key words: měsíce, exoplanety, slapové zahřívání, numerické metody
• English key words: moons, exoplanets, tidal heating, numerical methods
• Academic year of topic announcement: 2021/2022
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Department: Department of Geophysics (32-KG)
• Supervisor: doc. RNDr. Marie Běhounková, Ph.D.
• Advisors: prof. RNDr. Ondřej Čadek, CSc.

Guidelines

Student se během projektu seznámí se strukturou měsíců a terestrických planet a popisem slapové deformace a slapového zahřívání. Pomocí numerických simulací bude studovat vliv třírozměrné vnitřní struktury na velikost zahřívání. Numerické výpočty pro těleso s třírozměrnou strukturou jsou časově i paměťově náročné a proto se často pro jeho výpočet používají aproximace či škálování (napr Tobie a kol., 2003, Běhounková a kol., 2010). Cílem práce bude určit platnost používaných škálování/aproximací v závislosti na vlnové délce vnitřní struktury. Pro výpočet velikosti zahřívání bude použit již hotový program (Tobie a kol. 2008, Běhounková a kol. 2015).

References

Běhounková, M., Tobie, G., Choblet, G., Čadek, O. (2010). Coupling mantle convection and tidal dissipation: applications to Enceladus and Earth-like planets, J. Geophys. Res. 115, E09011, doi:10.1029/2009JE003564.

Běhounková, M., Tobie, G., Choblet, G., Čadek, O. (2011). Tidally induced thermal runaways on extrasolar Earths: Impact on habitability, The Astrophysical Journal 728(2), article id 89.

Běhounková, M., Tobie, G., Choblet, G., Čadek, O., Porco, C., Nimmo, F. (2015). Timing of water plume eruptions on Enceladus explained by interior viscosity structure, Nature Geoscience 8, 601-604, doi:10.1038/ngeo2475.

Nimmo, F., Barr, A.C., Běhounková, M., McKinnon, W.B. (2018) The thermal and orbital evolution of Enceladus: observational constraints and models in Enceladus and the icy moons of Saturn, Univ. Ariz. Press.

de Pater, I., a Lissauer, J.J., (2001). Planetary Sciences, Cambridge University Press, Cambridge, UK.

Tobie, G., Choblet, G. Sotin, C. (2003). Tidally heated convection: Constraints on Europa's ice shell thickness, J. Geophys. Res. 108(E11), pp. 10-1, CiteID 5124, DOI 10.1029/2003JE002099.

Tobie, G., Čadek, O., and Sotin, C. (2008). Solid tidal friction above a liquid water reservoir as the origin of the south pole hotspot on Enceladus, Icarus, 196, 642-652.

Literatura dle doporučení školitele.

Preliminary scope of work

Slapové zahřívání je jedním z významých zdrojů energie během vývoje planet a měsíců. Ve sluneční soustavě je slapové zahřívání důležité u blízkých měsíců obřích planet (Io, Europa, Enceladus). Vně sluneční soustavy byly objeveny exoplanety, které obíhají své mateřské hvězdy ve velmi malé vzdálenosti a které jsou tedy silně slapově deformovány. Cílem projektu je pomocí numerických simulací studovat vliv vnitřní struktury exoplanet a měsíců na slapové zahřívání a určit přesnost používaných zjednodušení výpočtu slapové disipace v závislosti na vlnových délkách vnitřní struktury.

Preliminary scope of work in English

Tidal deformation and heating may play dominant role during evolution of moons and planets. In the Solar System, the tidal dissipation is especially important for close-in moons of giant planets (Io, Europa, Enceladus). Beyond the Solar System, detected short-period exoplanets orbiting in the close distance of their home stars are likely to suffer from large tidal deformations. The aim of this project is to study tidal deformation in heterogeneous bodies by means of numerical simulations, and to assess accuracy of the used simplifications of the tidal heating evaluation.