Американские планетологи проверили предположение о том, что приливные силы вызывают выбросы воды на спутнике Сатурна Энцеладе. Специалисты создали трехмерные модели разломов, являющихся источниками жидкой воды, проанализировали частоту активности гейзеров и выявили тесную взаимосвязь.
В 2005 году, во время прохождения системы Сатурна, космический аппарат «Кассини» зарегистрировал аномальную активность на одном из спутников этой планеты. С небольшого (500 километров в диаметре) спутника Энцелада, покрытого льдом, стали вырываться струи водяного пара. Эти гейзеры сконцентрированы в районе южного полюса, в четырех параллельных разломах, которые получили неофициальное название «тигровые полосы». Обнаружение этого явления свидетельствовало о наличии подповерхностной жидкой воды на спутнике, что, в свою очередь, породило предположения о возможности существования там жизни.
Более детальный биохимический анализ паров выявил присутствие в этой воде аммиака, метана и углекислого газа, а также позволило провести моделирование условий, схожих с земными убедительно доказало присутствие на Энцеладе спиртов, молекулярного кислорода, азота и других веществ. Сам регион «тигровых полос» теплее, чем остальное тело спутника, а струи воды и частиц льда снабжают материалом кольцо Е у Сатурна. Эти четыре трещины, по некоторым данным, могли быть вызваны столкновением с неопознанным телом, а также могли являться следствием их извержений предполагалось приливное воздействие Сатурна.
Американские ученые из Калифорнийского технологического института провели проверку этой гипотезы. Для этого они создали трехмерные модели «тигровых полос» и провели симуляцию приливного воздействия, имитируя воздействие внешних сил на ледяную оболочку Энцелада. Кроме того, исследователи вычислили потенциальную деформацию разломов при постоянных периодах обращения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Наблюдение за соответствием между циклами активности гейзеров и орбитальным движением Энцелада вокруг Сатурна указывает на возможное приливное влияние. В обоих случаях этот период составляет приблизительно 32,9 часа. При построении моделей ученые оценили толщину ледяной оболочки в 30 километров, а в области южного полюса – около 10 километров. Полученные данные свидетельствуют о том, что в процессе орбитального движения ледяные массы в разломах периодически трутся друг о друга, что приводит к высвобождению струй жидкой воды.
Это вызывает два периода повышенной активности гейзеров с «тигровыми полосами». Первый из них наблюдается при истинной аномалии в 15 градусов (при взгляде на южный полюс и ориентации разломов на 30 градусов). В этот момент действует левосторонний сдвиговый импульс. Его сила ослабевает до аномалии в 105 градусов.
Второй пик активности приходится на правосторонний сдвиговый импульс, связанный с аномалией, расположенной под углом 195 градусов. Периоды трения демонстрируют зависимость от интенсивности выброса воды: наибольшая активность отмечается при аномалиях в 30 и 200 градусов. Схожий период низкой активности наблюдается при отсутствии трения льдов и аномалии в 315 градусов. Тем не менее, эта взаимосвязь определяется коэффициентом трения – исследователи разработали три модели, основанные на использовании трех различных значений этого коэффициента.
Согласно исследованиям, в процессе повторяющихся сдвигов разломы не испытывают смещений, так как давление, создаваемое льдами в данной области, значительно превышает силу, возникающую при расширении рифтов. Кроме того, жидкая вода, образующаяся в результате трения или поступающая из подповерхностного океана, способна дополнительно смачивать точки соприкосновения в разломах, практически обнуляя коэффициент трения.
По мнению планетологов, ударно-скользящие движения льда при лево- и правостороннем импульсе приводят к растяжению определенных изгибов, проходящих вдоль «тигровых полос». В результате этого из глубинного океана поднимается вода, подобно тому, как магматический материал поднимается при вулканических извержениях. Исследователи также полагают, что регулярные трения льдов вдоль «тигровых полос» оказывают воздействие на изменение рельефа южного полушария. Однако, вероятно, деформации в этом регионе стали результатом комплексного воздействия различных факторов, включая приливные силы.
Исследователи тщательно изучают активность и извержения, происходящие из-под поверхности льда на южном полюсе Энцелада. Это связано с тем, что обнаружение различных веществ в выбросах гейзеров этого спутника Сатурна позволяет предположить возможность существования там примитивных форм жизни, схожих с древними хемоавтотрофами, обитавшими в земных океанах.