Vlastnosti ledu v měsících obřích planet

• Název práce v češtině: Vlastnosti ledu v měsících obřích planet
• Název v anglickém jazyce: Ice properties in moons of giant planets
• Klíčová slova: ledové měsíce|viskozita|mechanismus tečení|velikost zrna
• Klíčová slova anglicky: icy satellites|viscosity|creep mechanism|grain size
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra geofyziky (32-KG)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Marie Běhounková, Ph.D.
• Řešitel: Ľuboš Rybanský - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 30.10.2020
• Datum zadání: 23.11.2020
• Datum potvrzení stud. oddělením: 05.01.2021
• Konzultanti: RNDr. Klára Kalousová, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Ledové měsíce obřích planet jsou jedním z hlavních cílů průzkumu meziplanetárních misí (Galileo, Cassini-Huygens a plánované mise JUICE a Europa Clipper). Jejich výzkumu a studiu jejich vývoje se věnuje také velká pozornost v souvislosti s možnou přítomností vody a obyvatelností. Důležitým faktorem ovlivňujícím jejich vývoj je i účinnost přenosu tepla z jejich nitra (přítomnost konduktivního či konvektivního režimu). Ta je určena především deformačními mechanismy (difúzní a dislokační mechanismus, mechanismus citlivý na velikost zrna), které jsou závislé nejenom na teplotě a tlaku, ale i na napětí a na velikosti zrn ledu.

V rámci bakalářské práce se student seznámí se stavbou a vlastnostmi ledových měsíců obřích planet sluneční soustavy. Vypracuje rešerši deformačních mechanismů v ledu s důrazem na velikost a vývoj zrna. Sestaví mapy deformačních mechanismů. Dále se zaměří na studium popisu viskózního tečení a seznámí se základy metody konečných prvků. Bude modelovat proudění ve dvoudimenzionálním kartézském modelu, k modelování použije dostupný software. Pro dané teplotní struktury se zaměří na studium charakteristik proudění v ledových slupkách měsíců v závislosti na parametrech popisujících mechanismy deformace.

Seznam odborné literatury

Barr, A. C., and McKinnon, W. B. (2007), Convection in ice I shells and mantles with self‐consistent grain size, J. Geophys. Res., 112, E02012

Bercovici, D. a Y. Ricard (2013). Plate generation with two-phase grain-damage and pinning: Source-sink model and toroidal Flow, Earth Planet Sci. Lett. 365, 275-288.

De Bresser, J.H.P., Peach, C.J., Reijs, J.P.J., Spiers, C.J., (1998). On dynamic recrystallization during solid-state flow: Effects of stress and temperature. Geophys. Res. Lett. 25, 3457–3460.

Durand, G. et al., (2006). Effect of impurities on grain growth in cold ice sheets. J. Geophys. Res. 111, F01015.

Durham, W.B., Stern, L.A., Kirby, S.H., (2001). Rheology of ice I at low stress and elevated confining pressure. J. Geophys. Res. 106, 11031-11042.

Durham, W.B., Stern, L.A. (2001). Rheological Properties of Water Ice-Applications to Satellites of the Outer Planets, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 29, 295-330.

Goldsby, D., Kohlstedt, D., (2001). Superplastic deformation of ice: Experimental observations. J. Geophys. Res. 106, 11017–11030.

Logg, A., K. A. Mardal, and G. N. Wells (editors), Automated Solution of Differential Equations by the Finite Element Method, The FEniCS Book, Lecture Notes in Computational Science and Engineering, 84, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012, doi:10.1007/978-3-642-23099-8.

Ricard, Y., and Bercovici, D. (2009), A continuum theory of grain size evolution and damage, J. Geophys. Res., 114, B01204, doi:10.1029/2007JB005491.

Rozel, A., Ricard, Y, and Bercovici, D., (2011). A thermodynamically self-consistent damage equation for grain size evolution during dynamic recrystallization, Geophys. J. Inter., Vol 184(2), pages 719-728.

Další časopisecká literatura dle doporučení školitele.