Астрономы изо всех сил пытались понять происхождение параллельных трещин на ледяной луне Сатурна Энцелад, известной как “тигровые полосы”, из которых вода-лед извергается в космос. Теперь, единственное объяснение связывает все части вместе.
Луна Сатурна Энцелад славится своими извергающими воду гейзерами, внешними признаками подземного соленого океана. Но область, в которой находятся гейзеры — область так называемых «тигровых полос», выгравированных в ледяной коре, — давно озадачивала астрономов.
Параллельные полосы, расположенные примерно в 35 километрах друг от друга, расположены только на Южном полюсе Луны, и они не похожи ни на какие особенности, обнаруженные на других ледяных лунах. Ни один сценарий одновременно не объяснил все характеристики полос.
Теперь Дуглас Хемингуэй (Институт науки Карнеги и Калифорнийский университет в Беркли) и его коллеги публикуют объяснение в Nature Astronomy, которое охватывает все основы.
Каскадные трещины
Идея проста в концепции: как только трещина образуется в ледяной коре Энцелада, она создает каскад трещин рядом с ним.
Энцелад, как известно, проходит через периоды охлаждения, которые сгущают его ледяную кору. По мере того как его подземный океан замерзает, он расширяется, оказывая давление изнутри. Поскольку кора Энцелада тоньше всего на его северном и Южном полюсах, где гравитационное притяжение Сатурна создает наибольшее тепло, именно там кора разрушается, когда начинает распадаться.
NASA / JPL-Caltech / Институт космических наук / CICLOPS / Porco et al., Astronomical Journal, 2014
Хемингуэй и его коллеги предполагают, что полоса Багдад-Сулкус, которая прорезает непосредственно через географический южный полюс, образовала таким образом трещину на поверхности, которая в конечном итоге проникла сквозь ледяную раковину. Вода заполняет большую часть трещины, кипя на вершине, как гейзер, где она встречается с вакуумом.
Эта первая трещина сняла давление с охлаждающего, расширяющегося океана-вот почему на Северном полюсе нет подобных трещин. Но гейзер, извергающийся из-за этого разлома, выливает ледяной лед на его бока, со временем создавая гряды с обеих сторон. Гребень становится достаточно тяжелым, чтобы изгибаться и, в конце концов, ломать ледяную кору, создавая еще одну трещину на определенном расстоянии — 35 километров — от первого.
Этот процесс продолжал создавать полосы в симметричных парах вокруг Багдадской Салкуса: сначала Каир и Дамаск, затем Александрия и особенность, неофициально названная «E.» В конце концов, однако, каскад заканчивается, потому что не хватает извержения «снега», чтобы построить гребни или потому что ледяная кора становится достаточно толстой, чтобы не сгибаться и не ломаться.
НАСА / JPL / Институт космических наук / CICLOPS
Все в одном
Ученые высоко оценивают этот всеобъемлющий сценарий. «[Это исследование] загоняет множество наблюдений за южнополярным рельефом Энцелада и его Гейзерной активностью с довольно простой идеей”, — говорит Каролин Порко (Институт космических наук), которая не участвовала в исследовании, но возглавила команду Cassini imaging, которая обнаружила полосы.
NASA / JPL / Институт космических наук / CICLOPS
Франк Постберг (Свободный университет Берлин), эксперт по Энцеладу, который также не участвовал в этом исследовании, соглашается: “Я думаю, что это еще одна важная «веховая» статья, которая решает одну из давних загадок Энцелада, озадачивающих нас с момента открытия Кассини в 2005 году.”
Не только это, добавляет Постберг, но и объяснение, которое предлагают авторы, также объясняет, почему такие регулярные переломы возникают только на Энцеладе, а не на других ледяных лунах.
Хемингуэй объясняет, что трещины могут образовываться только в ледяных мирах со слабой гравитацией. “После того, как вторичный перелом начинает формироваться, нагрузка (снег, накопленный на краю предыдущей трещины) все еще там”, — объясняет он. “Эта нагрузка должна поддерживаться все более и более ломкой и, следовательно, более слабой ледяной оболочкой”. Поэтому, когда трещина образуется, она прорывается сквозь лед, если что-то не противодействует стрессу. В то время как крошечный Энцелад не обладает достаточной силой тяжести, чтобы удерживать трещину вместе, другие ледяные луны — такие как Европа, Каллисто и Ганимед — делают это.
Новый сценарий может помочь ученым понять другие аспекты геологии Энцелада. Порко, например, взволнован, чтобы увидеть, может ли этот процесс для создания регулярно расположенных трещин также объяснить регулярно расположенные гейзеры в этих трещинах. “Я уже давно подозреваю, что расстояние между гейзерами связано со структурой ледяной оболочки”, — добавляет Порко. “Это может быть намек на то, как именно это происходит.”