Legutóbb elbúcsúztunk a Cassini űrhajótól, amely 13 évig tartó hű szolgálat után a Szaturnusz és műholdai pályáján közvetlenül leereszkedett az óriásbolygó légkörének mélyére. A nagy finálé oka annak figyelmeztetése volt, hogy a Cassini a Saturnus egyik holdjába - különösen az Enceladusba - ütközik.
Az Enceladus egyedülálló a gejzírek függönyével és a szárazföldi óceánnal. Ma ez az apró jeges hold az élet potenciális élőhelyének számít, ezért nem hagyhattuk, hogy a Cassini űrhajó szennyezze. A Nature Astronomy folyóiratban megjelent új kutatás azt sugallja, hogy ez az óceán nagyon régóta létezik az Enceladus felszíne alatt - elég hosszú ideig ahhoz, hogy megteremtse az élet fejlődésének feltételeit.
Az Enceladus gejzírek sós víz-jég keverékek felszabadulása nyomokban szén-dioxiddal, ammóniával, metánnal és más szénhidrogénekkel, amelyek repedésekből törnek ki az Enceladus déli sarkvidékén. Ezen gejzírek miatt döntöttek a tudósok arról, hogy az Enceladusnak felszín alatti óceánnal kell rendelkeznie, és hogy ez az óceán aktív (konvektív). A későbbi megfigyelések azt mutatták, hogy hidrogén van jelen a kibocsátásokban, ami további következtetéshez vezetett a hidrotermális aktivitásról - a víz és a kőzet kölcsönhatása miatt bekövetkező kémiai reakciókról. De a tudósok nem tudták megmagyarázni, hogy milyen hőforrás vezethet ehhez a tevékenységhez.
További megfigyelésekkel a hiányzó hőforrás rejtélye csak fokozódott. A gejzírek az úgynevezett "tigriscsíkokkal" társulnak - a felszínen négy párhuzamos hibából áll, 100 kilométer hosszú és 500 méter mély. Ezek a szalagok melegebbek, mint a többi jégkéreg, ezért állítólag repedések voltak a jégben. A tigriscsíkok területén szinte nincsenek becsapódási kráterek, ezért biztosan nagyon fiatalok, egymillió év nagyságrendűek. Bármely modellnek, amely meg tudja magyarázni a hőforrást, szintén figyelembe kell venni annak fókuszált jellegét - a világ óceánját, de miért csak a déli sarkvidék aktív?
A tudósok több éve egymás után előnyben részesítik az "árapályfűtés" magyarázatát - a bolygóméretű testek kölcsönhatásának eredményét. Például az árapály kölcsönhatása a saját holdunkkal felelős a víz apadásáért és áramlásáért a Földön. Az Enceladus orbitális rezonanciát mutat a Dione holddal, amely befolyásolja Enceladus Szaturnusz körüli pályájának alakját. De ez a hatás nem elegendő a gejzírek aktívan tartásához szükséges teljesítmény - körülbelül 5 GW - magyarázatához. Elég lenne egy akkora városhoz, mint Szentpétervár.
Porózus mag
Promóciós videó:
A tudósok közel kerültek a rejtvény megoldásához, amikor megvizsgálták az Enceladus belső szerkezetét. Ennek a holdnak elég alacsony a sűrűsége, így elsősorban kis szilárd maggal rendelkező jégből áll. Ezt sok éven át figyelembe vették, mivel a Voyager 2 elkészítette az első képeket az Enceladusról, és meghatározta annak sugarát, majd a hangerejét. A Cassinire ható Enceladus gravitációs vonzata lehetővé tette a hold tömegének becslését és a test sűrűségének levezetését. Cassini mérései azt is kimutatták, hogy a magnak alacsony a sűrűsége, ami lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a mag porózus, jéggel töltött pórusok vannak.
Az új számítási sorozat a mag pórusait inkább vízzel, mint jéggel tölti meg, mert a pórusokban lévő vízhez kapcsolódó árapályerő több mint elegendő ahhoz, hogy megmagyarázza, hogyan keletkezik az Enceladus hője. A modell abban a tekintetben kiváló, hogy nemcsak a mag porozitását magyarázza, hanem annak permeabilitását (mennyire könnyen folyik rajta keresztül a folyadék) és szilárdságát (megreped-e, amikor a folyadék átmegy?)
Ezeknek a paramétereknek az összesítése egy egyenletben lehetővé teszi az Enceladus belsejében a hőáramlás elegáns modelljének megalkotását.
A szerzők háromdimenziós képet készítenek arról, hogy a porózus terekben az árapálymozgások hője hol és mikor kerül át a felszín alatti óceánra. A hő eloszlása a magban nem egyenletes, hanem az összekapcsolt keskeny felületek folyamatában, főleg a Déli-sarkon. És mivel a hőforrások (amelyek hőmérséklete eléri a 85 Celsius-fokot) annyira koncentráltak, fokozott hidrotermális aktivitásnak kell lenniük a közelükben, ami megmagyarázza a kitörésekben lévő hidrogént.
Végül a markáns megfigyelés, amelyet e modell elemzésével el lehet végezni, az az, hogy a belső árapály által termelt hőmennyiség elegendő ahhoz, hogy az Enceladus földalatti óceánt évmilliárdokig fenntartsa. Felmerül egy másik kérdés: mit jelent mindez az Enceladus életében? A több milliárd éve létező meleg világ óceán az élet csodálatos bölcsőjévé válna - a Földön csak 640 millió év kellett ahhoz, hogy áttérjen a mikrobák alakjáról az emlősökre. Sajnos maga az Enceladus meglehetősen fiatal lehet - alig 100 millió évvel ezelőtt alakult ki. Elég idő ez élni?
Talán. Valószínűleg a Föld élete több száz millió év alatt alakult ki, sokkal súlyosabb, súlyos bombázások körülményei között. De akkor további 3500 millió évre volt szükség, hogy kibővítse befolyási területeit. Talán ez lesz az Enceladus jövője. Lehet, hogy ez a műhold nem a majmok, hanem a sellők bolygójává válik?
Ilya Khel