Исследователи, применяя данные с космического аппарата НАСА «Кассини», создали теоретическую модель, которая может объяснить перемещение кремнезема на спутнике Энцелад. По этой модели трение, вызванное приливными силами Сатурна, нагревает дно океана до такой степени, что возникает течение, поднимающее кремнезем на поверхность. Будущим миссиям будет интересно исследовать эти гидротермальные источники на предмет возможных биологических признаков.
Энцелад, естественный спутник Сатурна, относится к самым интересным объектам Солнечной системы. Поверхность его самая белая и отражающая из наблюдаемых астрономами, а также содержит значительный объем жидкой воды. Известно, что Энцелад распыляет крошечные частицы ледяного кремнезема, которых так много, что они составляют важный компонент кольца-Е Сатурна.
Ученые не знают, что вызывает это явление и как оно повторяется. До сих пор могли только предполагать, что частицы кремнезема начинают свой путь далеко под поверхностью, на дне подземного океана Энцелада, защищенного толстым слоем льда. Этот лед покрывает почти всю жидкую воду, за исключением крупных трещин в районе южного полюса, которые образуют знаменитые синие полосы на снимках спутника.
Новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) предлагает некоторые ответы. Исследование показывает, что приливное нагревание в каменистом ядре Энцелада создает течения, которые переносят кремнезем. В результате его, вероятно, высвобождают из гидротермальных источников глубоководных источников в течение нескольких месяцев.
Перенос кремнезема на Энцеладе
Гравитация Сатурна вызывает растяжение и сжатие Энцелада, поскольку тот вращается вокруг него. Эта деформация приводит к трению как на поверхности ледяной оболочки, так и в каменном ядре спутника.
Группа исследователей из Калифорнийского университета под руководством аспиранта планетарных наук Эшли Шенфельда изучила данные о орбите, океане и геологии Энцелада, собранные космическим аппаратом «Кассини». В результате ученые разработали теоретическую модель перемещения кремнезема через океан.
Новая модель продемонстрировала, что трение нагревает дно океана до такой степени, что образуется течение, переносящее частицы кремнезема на поверхность.
«Исследование демонстрирует достаточную силу потоков для подхватывания морских материалов и переноса их к ледяному покрытию, разделяющему океан и вакуум космоса. Разломы в ледяном покрытии могут выступать прямыми путями запуска захваченных материалов в космос. Энцелад демонстрирует нам бесплатно то, что находится в глубинах планет.
Кассини обнаружил в шлейфах большое количество газообразного водорода, который вместе с кремнеземом указывает на гидротермальную активность дна океана. Модель, разработанная командой под руководством Калифорнийского университета, подтверждает эту гипотезу. Она определяет вероятные временные рамки процесса и предлагает механизм, объясняющий наличие кремнезема в шлейфах. Модель также помогает понять, почему вместе с частицами кремнезема на поверхность переносятся другие материалы.
Химические следы биологической активности
Модель команды также поддерживает гипотезу научного сообщества о том, что конвективная турбулентность в океане эффективно переносит питательные вещества с морского дна на ледяной панцирь. Это важно для астробилогов: на Земле в глубоководных гидротермальных источниках, подобных Энцеладу, много организмов, которые питаются минералами, выделяемыми шлейфами.
В будущем космические аппараты смогут собрать больше данных, помогающих учёным продолжить изучение физических и химических свойств потенциальных систем гидротермальных источников Энцелада. Чтобы выяснить, могут ли эти жерла поддерживать жизнь, учёным нужно будет проверить шлейфы на наличие возможных химических признаков биологической активности, или биологических сигнатур.
НАСА планирует в течение следующего десятилетия осуществлять миссии к Энцеладу, для сбора дополнительной информации о нём.