Naukowcy odkryli przyczynę tajemniczych „pasków tygrysa” na księżycu Saturna Enceladus


Księżyc Saturna, Enceladus, porywa naukowców od czasów misja przeszła przez system w 1981 r.

Tajemnica pogłębiła się dopiero od przybycia sondy w 2004 r., Która obejmowała odkrycie czterech równoległych, liniowych szczelin wokół południowego regionu polarnego.

Funkcje te zostały nazwane „Tiger Stripes” ze względu na ich wygląd i sposób, w jaki wyróżniają się na tle reszty powierzchni.

Od czasu ich odkrycia naukowcy próbowali odpowiedzieć na pytanie, czym one są i co je stworzyło. Na szczęście nowe badania prowadzone przez to ujawniły fizykę rządzącą tymi szczelinami.

Obejmuje to, w jaki sposób są one powiązane z aktywnością pióropuszy księżyca, dlaczego pojawiają się wokół bieguna południowego Enceladusa i dlaczego inne ciała nie mają podobnych cech.

Badanie, które niedawno ukazało się w czasopiśmie , był prowadzony przez Douga Hemingwaya – Carnegie Fellow z Instytutu Departamentu Magnetyzmu Ziemskiego.

Dołączyli do niego planetolodzy Maxwell Rudolph z University of California Davis i Michael Manga z University of California Berkeley.

Wrażenie artysty na temat możliwego wnętrza Enceladusa na podstawie badania grawitacji Cassiniego. (NASA / JPL-Caltech)

Na potrzeby badań zespół wykorzystał modele geofizyczne Enceladusa do zbadania sił fizycznych, które pozwoliły na uformowanie się i utrzymanie pasków tygrysa w czasie.

Szczególnie interesujące było to, dlaczego te pasy występują tylko na biegunie południowym księżyca i dlaczego są tak równomiernie rozmieszczone. Jako Hemingway:

„Po raz pierwszy widziane przez misję Cassiniego na Saturnie, paski te są jak żadne inne znane w naszym Układzie Słonecznym. Są one równoległe i równomiernie rozmieszczone, o długości około 130 kilometrów i odległości 35 kilometrów. To, co je szczególnie interesuje, to ciągłe wybuchanie lody wodne, nawet gdy mówimy. Żadne inne lodowe planety lub księżyce nie mają czegoś podobnego do nich. ”

Odpowiedź na pierwsze pytanie okazała się dość interesująca. Najwyraźniej modele ujawniły, że szczeliny tworzące paski mogły powstać na każdym biegunie, po prostu najpierw powstały na biegunie południowym.

Przyczyna ich istnienia dotyczy natomiast interakcji Enceladusa z Saturnem i ekscentryczności jego orbity.

Aby go rozbić, Enceladus zajmuje nieco ponad dzień (dokładnie 1,37), aby ukończyć pojedynczą orbitę Saturna.

Ze względu na rezonans orbitalny w ruchu 2: 1, z sąsiednim Dione Enceladus doświadcza pewnej ekscentryczności na swojej orbicie (0,0047), przechodząc z 236,918 km (147 214 mil) w jej najbliższej odległości (periapsis) do 239 156 km (148 605 mil) ) w najdalszym punkcie (apoapsis).

Księżyce Saturna i ich odpowiednie orbity względem siebie. (NASA / JPL)

Ta mimośrodowość powoduje, że Enceladus rozciąga się i wygina, powodując wewnętrzne ogrzewanie i aktywność geotermalną. Ten proces pozwala Enceladusowi utrzymać wewnętrzny ocean na granicy płaszcza-jądra.

To właśnie na biegunach odczuwane są największe skutki deformacji indukowanej grawitacyjnie, co powoduje, że pokrywa lodowa jest tu cieńsza i tworzy się szczeliny.

Proces ten prowadzi również do okresów ochładzania, podczas których część podpowierzchniowego oceanu Enceladusa zamarza. To rozmrożenie i zamrożenie spowoduje, że pokrywa lodowa pogrubi się i rozrzedzi od dołu, powodując zmiany ciśnienia, które prowadzą do pęknięć.

Ponieważ pokrywa lodowa jest cieńsza na biegunach, jest najbardziej podatna na pękanie, co prowadzi do pasków tygrysa.

Wszystkie te cechy pochodzą od miast, które są zawarte w arabskim kompendium opowieści ludowych : Alexandria Sulcus, Cairo Sulcus, Bagdad Sulcus i Damaszek Sulcus.

Zespół uważa, że ​​szczelina Bagdadu Sulcusa powstała jako pierwsza i po tym nie zamarzła. Pozwoliło to na erupcję pióropuszy wodnych od wewnątrz, co ostatecznie spowodowało utworzenie trzech kolejnych równoległych szczelin.

Zasadniczo po rozpyleniu pióropuszy wody z powierzchni Księżyca, ponownie zamarzłyby w kosmosie i zostałyby ponownie rozmieszczone jako śnieg na powierzchni. Gdy śnieg narastał wzdłuż krawędzi szczeliny Bagdadu, skumulowana masa stanowiła kolejne źródło nacisku na pokrywę lodową.

Jako Max Rudolph wyjaśnia to nie tylko to, jak powstały te szczeliny, ale także dlaczego biegną równolegle do siebie.

(NASA-GSFC / SVS, NASA / JPL-Caltech / Southwest Research Institute)

„Nasz model wyjaśnia regularne odstępy między pęknięciami” – powiedział. „To spowodowało, że pokrywa lodowa wygięła się na tyle, aby spowodować równoległe pęknięcie w odległości około 35 kilometrów”.

Ten sam mechanizm wyjaśnia, dlaczego szczeliny Enceladusa pozostają otwarte i wybuchają piórami wody. Oddziaływanie pływowe Księżyca z Saturnem prowadzi do stałego cyklu rozciągania i zginania.

Zapobiega to zamykaniu się szczelin i zapewnia regularne poszerzanie i zwężanie.

Dlaczego dzieje się to na Enceladusie, a nie na innych księżycach – takich jak Ganymede, Europa i inne „” – sprowadza się to do wielkości. Większe księżyce mają silniejszą grawitację, która zapobiega pękaniu spowodowanym interakcjami pływowymi aż do wnętrza.

Dlatego Enceladus jest jedynym znanym lodowym księżycem, na którym mogą wystąpić Paski Tygrysa. Jak scharakteryzował Hemingway:

„Ponieważ to dzięki tym szczelinom byliśmy w stanie zbadać i zbadać podpowierzchniowy ocean Enceladusa, który jest ukochany przez astrobiologów, uważaliśmy, że ważne jest zrozumienie sił, które je utworzyły i podtrzymały. Nasze modelowanie doświadczonych efektów fizycznych lodowa powłoka księżyca wskazuje na potencjalnie unikalną sekwencję zdarzeń i procesów, które mogłyby pozwolić na istnienie tych charakterystycznych pasków ”.

W następnych dziesięcioleciach oczekuje się, że kolejna misja może zostać wysłana do systemu Saturn, aby zbadać Enceladusa bardziej szczegółowo. Już dane uzyskane przez Cassini potwierdziły, że pióropusze wybuchające ze szczelin zawierają cząsteczki organiczne.

Przyszłe misje będą próbowały ustalić, czy życie pozaziemskie istnieje również pod lodową powierzchnią Księżyca.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany przez. Przeczytaj oryginał.