Lodowy księżyc Saturna, Enceladus jest jednym z najciekawszych obecnie dla astronomów obiektów Układu Słonecznego. Księżyc o średnicy około 500 kilometrów pokrywa warstwa lodu, pod którą kryje się otaczający skaliste jądro, głęboki na 30 kilometrów, globalny ocean. W okolicach bieguna południowego Encekladusa lodową powierzchnię przecina szereg równoległych, przypominających tygrysie paski formacji, z których okresami wytryskuje woda. Czegoś takiego nie ma nigdzie indziej w Układzie Słonecznym. Naukowcy od dawna zadawali sobie pytanie o pochodzenie tych pasków. Ostatnio zbliżyli się do odpowiedzi. Pisze o tym w najnowszym numerze czasopismo „Nature Astronomy”. Dobre zrozumienie mechanizmów, które tam działają jest istotne, naukowcy uznają Enceladusa za jedno z miejsc, gdzie warto szukać śladów życia.

Po raz pierwszy dostrzeżone przez sondę Cassini pasy nie mają swoich odpowiedników w Układzie Słonecznym – mówi Douglas Hemingway z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie. Są równoległe, mają po 130 kilometrów długości i są oddalone o 35 kilometrów. Praktycznie przez cały czas emitują gejzery wody. Żadne inne lodowe planety, czy księżyce nie mają czegoś takiego. Chcieliśmy wiedzieć, dlaczego erupcje następują właśnie w okolicach bieguna południowego, a nie gdzie indziej, co podtrzymuje te erupcje przez dłuższy czas i dlaczego dochodzi do nich właśnie na tych regularnie oddalonych od siebie pasach – dodaje prof. Max Rudolph z University of California w Davis, który wraz z Hemingwayem i Michaelem Mangą z University of California w Berkeley wykorzystał metody modelowania numerycznego, by zrozumieć siły działające na lodową pokrywę. Wyniki tych obliczeń pozwoliły im odkryć tajemnicę.

Enceladus krąży po nieco ekscentrycznej orbicie, podlega potężnym, zmiennym, pochodzącym od grawitacji Saturna siłom pływowym. Jego zwrócona w stronę planety część jest przyciągana silniej od części przeciwnej. To prowadzi do silnych efektów nagrzewania i chłodzenia. Siły te są największe na biegunach. Gdy woda oceanu zamarza pod zewnętrzna warstwą lodu, zwiększa objętość i wywiera na ten lód potężne ciśnienie. Powierzchnia Enceladusa ma temperaturę rzędu -200 stopni Celsjusza, na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że ewentualne pęknięcia powinny natychmiast zamarzać. W praktyce jednak tak się nie dzieje i pęknięcia pozostają otwarte aż do głębokości, na której jest już ciekłą woda. Wszystko za sprawą sił pływowych, które prowadzą do wydzielania energii i podgrzewania się tych obszarów.

A skąd się biorą równe odstępy między pęknięciami? Wydaje się, że to skutek zamarzania na powierzchni wyrzuconej z gejzerów wody. Dodatkowy lód na krawędziach jednego pęknięcia przygniata tę część pokrywy lodowej i powoduje naprężenia, które prowadzą do powstania kolejnego pęknięcia równolegle, około 35 kilometrów dalej. To tłumaczy, dlaczego pęknięcia są równo oddalone od siebie – dodaje Rudolph. Najwyraźniej istniejące już pęknięcia są w stanie na tyle złagodzić naprężenia, że nie pojawiają się kolejne. Tygrysie paski mogły więc pojawić się zarówno przy biegunie północnym, jak i południowym, los chciał, że pokrywa lodowa najpierw pękła przy południowym.

Gdyby Księżyc był większy, jego własna grawitacja mogłaby przeciwdziałać pojawieniu się kolejnych pęknięć. To dlatego Enceladus jest tak wyjątkowy. Ponieważ to właśnie dzięki tym pęknięciom mogliśmy się dowiedzieć czegokolwiek o wewnętrznym oceanie tego księżyca, dającym astrobiologom wiele do myślenia, chcieliśmy się dowiedzieć czegoś więcej o siłach, które doprowadziły do ich powstania i wciąż je utrzymują – dodaje Hemingway. Nasz model sił oddziałujących na pokrywę lodową Enceladusa wskazuje na unikatową sekwencję zdarzeń i procesów, która za tym stoi. 

 

 

Źródło: PhysOrg