Senast sa vi adjö till rymdskeppet Cassini, som efter 13 års trogen service till Saturnus och dess satelliters bana sjönk direkt ner i djupet av den gigantiska planetens atmosfär. Anledningen till den här stora finalen var varningen om möjligheten att Cassini skulle krascha in i en av Saturns månar - i synnerhet Enceladus.
Enceladus är unik för sin gardin av gejsrar och inlandshavet. Idag anses denna lilla isiga måne vara en potentiell livsmiljö för livet, så vi kunde inte låta den förorenas av Cassini-rymdfarkosten. Ny forskning, publicerad i Nature Astronomy, antyder att detta hav har funnits under Enceladus yta under mycket lång tid - tillräckligt länge för att skapa förutsättningar för livet att utvecklas.
Enceladus Geysers är utsläpp av salta vatten-isblandningar med spår av koldioxid, ammoniak, metan och andra kolväten som bryter ut från sprickor i den sydpolära regionen Enceladus. Det var på grund av dessa gejsrar som forskare bestämde sig för att Enceladus måste ha ett underjordiskt hav och att detta hav är aktivt (konvektivt). Efterföljande observation visade att väte var närvarande i utsläppen, vilket ledde till en ytterligare slutsats om hydrotermisk aktivitet - kemiska reaktioner på grund av växelverkan mellan vatten och berg. Men forskare kunde inte förklara vilken typ av värmekälla som kunde leda till denna aktivitet.
Med ytterligare observationer intensifierades den saknade värmekällans mysterium bara. Gejsrar är förknippade med de så kallade "tigerband" - en uppsättning av fyra parallella fel på ytan, 100 kilometer långa och 500 meter djupa. Dessa band är hetare än resten av isskorpan, så de skulle vara sprickor i isen. Det finns nästan inga slagkratrar i området kring tigerränderna, så de måste vara mycket unga, i storleksordningen en miljon år. Varje modell som kan förklara värmekällan måste också ta hänsyn till dess fokuserade natur - världshavet, men varför är bara den sydpolära regionen aktiv?
Under flera år i rad föredrog forskare förklaringen av "tidvattenuppvärmning" - resultatet av samspelet mellan kroppar av planetstorlek. Till exempel är tidvattensinteraktion med vår egen måne ansvarig för vattnet på jorden. Enceladus är i omloppsresonans med månen Dione, vilket påverkar formen på Enceladus bana runt Saturnus. Men detta inflytande räcker inte för att förklara kraften som krävs för att hålla gejsrarna aktiva - cirka 5 GW. Det skulle räcka för en stad på samma sätt som St Petersburg.
Porös kärna
Kampanjvideo:
Forskare kom nära att lösa pusslet när de tittade på Enceladus interna struktur. Denna måne har tillräckligt låg densitet för att den huvudsakligen består av is med en liten fast kärna. Detta ansågs i många år, eftersom Voyager 2 tog de första bilderna av Enceladus och bestämde dess radie och sedan dess volym. Gravitationen av Enceladus, som verkar på Cassini, gjorde det möjligt att uppskatta månens massa och härleda värdet av kroppens densitet. Cassinis mätningar visade också att kärnan har en låg densitet, vilket gör det möjligt att dra slutsatsen att kärnan är porös med porer fyllda med is.
Den nya beräkningsserien fyller porerna i kärnan med vatten snarare än is, eftersom tidvattenkrafterna förknippade med vattnet i porerna är mer än tillräckligt för att förklara hur Enceladus värme genereras. Modellen är utmärkt genom att den inte bara förklarar kärnans porositet utan också dess permeabilitet (hur lätt vätskan passerar genom den) och styrka (kommer den att spricka när vätskan passerar?).
Genom att kombinera alla dessa parametrar i en ekvation kan den lösas med skapandet av en elegant modell av värmeflöde inuti Enceladus.
Författarna skapar en tredimensionell bild av var och när värmen från tidvattenrörelser inom porösa utrymmen överförs till havsytan. Värmefördelningen i kärnan är inte enhetlig utan snarare i anslutning till smala uppvärmningar, främst på sydpolen. Och eftersom värmekällorna (vars temperatur når 85 grader Celsius) är så koncentrerade, måste det finnas ökad hydrotermisk aktivitet nära dem, vilket förklarar vätet i utbrottet.
Slutligen är den slående iakttagelsen som kan göras vid analysen av denna modell att mängden värme som genereras av den inre tidvattnet är tillräcklig för att upprätthålla Enceladus underjordiska hav i miljarder år. En annan fråga uppstår: vad betyder allt detta för livet på Enceladus? Det varma världshavet, som har funnits i flera miljarder år, skulle bli en underbar vagga för livet - på jorden tog det bara 640 miljoner år för det att övergå från formen av mikrober till däggdjur. Tyvärr kan Enceladus själv vara ganska ung - det kan ha bildats för bara 100 miljoner år sedan. Är det tillräckligt med tid att leva?
Kanske. Troligtvis bildades livet på jorden under flera hundra miljoner år under mycket allvarligare förhållanden med kraftigt bombardemang. Men sedan tog det ytterligare 3500 miljoner år att utvidga sina influensområden. Kanske kommer detta att vara Enceladus framtid. Kanske kommer denna satellit inte att bli apaplanen utan sjöjungfruplaneten?
Ilya Khel
