Saturnuksen kuu Enceladus on kiehtonut tutkijoita vuodesta lähtien Matkustaminen 2 Tehtävä kulki järjestelmän läpi vuonna 1981. Mysteeri on vain syventynyt sen saapumisen jälkeen Cassini Luotain vuonna 2004, joka sisälsi neljän yhdensuuntaisen, lineaarisen halkeaman löytämisen eteläisen napa-alueen ympäriltä. Nämä ominaisuudet saivat lempinimen 'Tiger Stripes' niiden ulkonäön ja sen vuoksi, miten ne erottuvat muusta pinnasta.
Löytämisensä jälkeen tiedemiehet ovat yrittäneet vastata, mitä ne ovat ja mikä ne alun perin loi. Onneksi uusi tutkimus johti Carnegie Institute of Science on paljastanut näitä halkeamia hallitsevan fysiikan. Tämä sisältää sen, kuinka ne liittyvät kuun pilvien toimintaan, miksi ne ilmestyvät Enceladuksen etelänavan ympärille ja miksi muilla kappaleilla ei ole samanlaisia piirteitä.
Tutkimus, joka ilmestyi äskettäin lehdessä Luonnon tähtitiede , johti Doug Hemingway – Carnegie-stipendiaatti Instituten Terrestrial Magnetismin osastolla. Häneen liittyivät planetaariset tutkijat Maxwell Rudolph Kalifornian yliopistosta Davis ja Michael Manga Kalifornian Berkeleyn yliopistosta.
Taiteilijan mielikuva Enceladuksen mahdollisesta sisustuksesta Cassinin painovoimatutkimuksen perusteella. Kiitos: NASA/JPL-Caltech.
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä käytti Enceladuksen geofysikaalisia malleja tutkiakseen fyysisiä voimia, jotka mahdollistivat Tiger Stripesin muodostumisen ja pysymisen paikoillaan ajan myötä. Erityisen kiinnostava oli syy, miksi nämä raidat ovat vain kuun etelänavalla ja miksi ne ovat niin tasaisin välein. Kuten Hemingway selitti :
'Cassinin Saturnukseen suuntautuvan lentomatkan näkemänä nämä raidat ovat kuin mikään muu aurinkokunnassamme tunnettu. Ne ovat yhdensuuntaisia ja tasaisin välein, noin 130 kilometriä pitkiä ja 35 kilometrin päässä toisistaan. Erityisen mielenkiintoista tekee niistä se, että niistä puhkeaa jatkuvasti vesijää, vaikka puhummekin. Millään muilla jäisillä planeetoilla tai kuuilla ei ole mitään aivan samanlaista.'
Vastaus ensimmäiseen kysymykseen osoittautui varsin mielenkiintoiseksi. Ilmeisesti mallit paljastivat, että raidat muodostavat halkeamat ovat saattaneet muodostua jompaankumpaan napaan, ne yksinkertaisesti muodostuivat ensin etelänavalle. Toisaalta syy niiden olemassaoloon liittyy Enceladuksen vuorovaikutukseen Saturnuksen kanssa ja sen kiertoradan eksentrisyyteen.
Sen hajottamiseksi Enceladus kestää hieman yli vuorokauden (1,37 tarkkaan) suorittaakseen yhden Saturnuksen kiertoradan. 2:1 keskiliikkeen kiertoradan resonanssin ansiosta Enceladus kokee kiertoradalla jonkin verran epäkeskisyyttä (0,0047) 2:1 keskimääräisen kiertoradan resonanssin vuoksi (periapsis) 239 156 km:iin (148,6 mi). ) kauimpana (apoapsis).
Saturnuksen kuut ja niiden kiertoradat suhteessa toisiinsa. Kiitos: NASA/JPL
Tämä epäkeskisyys saa Enceladuksen venymään ja taipumaan, mikä johtaa sisäiseen lämmitykseen ja geotermiseen toimintaan. Tämä prosessi mahdollistaa sen, että Enceladus säilyttää sisävaltameren ytimen ja vaipan rajalla. Tämän painovoiman aiheuttaman muodonmuutoksen suurimmat vaikutukset tuntuvat napoilla eniten, mikä johtaa siihen, että jäälevy on ohuempi täällä ja halkeamia muodostuu.
Tämä prosessi johtaa myös jäähtymisjaksoihin, joiden aikana osa Enceladuksen pinnanalaisista valtameristä jäätyy. Tämä sulaminen ja jäätyminen saa jäälevyn paksuuntumaan ja ohenemaan alhaalta, mikä aiheuttaa paineen muutoksia, jotka johtavat halkeamiin. Koska jäälevy on ohuempi napojen kohdalla, se on herkimmin halkeileva, mikä johtaa Tiger Stripesiin.
Kaikki nämä ominaisuudet ovat saaneet nimensä kaupungeista, jotka ovat esillä arabien kansantarinoiden kokoelmassa Arabian yöt : Alexandria Sulcus, Cairo Sulcus, Bagdad Sulcus ja Damascus Sulcus. Tiimi uskoo, että Bagdad Sulcuksen halkeama muodostui ensimmäisenä, eikä se jäätynyt uudelleen sen jälkeen. Tämä mahdollisti vesipilvien purkamisen sisältä, mikä lopulta aiheutti kolmen yhdensuuntaisen halkeaman muodostumisen.
Pohjimmiltaan kuun pinnalta suihkutettujen vesipilarien jälkeen ne jäätyisivät uudelleen avaruuteen ja saostuisivat uudelleen lumena pinnalle. Kun lunta kertyi Bagdadin halkeaman reunoille, kertynyt paino lisäsi toisen paineen lähteen jäälevyyn. Max Rudolphina selitti Tämä ei johda vain siitä, kuinka nämä halkeamat muodostuivat, vaan myös miksi ne kulkevat rinnakkain toistensa kanssa.
Taiteilijan renderöinti, jossa näkyy sisäinen poikkileikkaus Enceladuksen kuoresta, mikä osoittaa, kuinka hydroterminen toiminta saattaa aiheuttaa vesipilareja kuun pinnalla. Kiitokset: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
'Mallimme selittää halkeamien säännöllisen etäisyyden', hän sanoi. 'Tämä sai jäälevyn taipumaan juuri niin paljon, että se lähti samansuuntaiseen halkeamaan noin 35 kilometrin päähän.'
Tämä sama mekanismi selittää, miksi Enceladuksen halkeamat pysyvät avoimina ja purkavat jatkuvasti vesipilareita. Kuun vuorovesivuorovaikutus Saturnuksen kanssa johtaa jatkuvaan venytyksen ja taipumisen sykliin. Tämä estää halkeamia sulkeutumasta ja sen sijaan varmistaa, että ne kokevat säännöllisen levenemisen ja kapenemisen.
Miksi tämä tapahtuu Enceladuksella eikä muilla kuiilla - kuten Ganymede, Europa, Titan ja muut ' valtamerten maailmat ” – se riippuu koosta. Suuremmilla kuiilla on voimakkaampi painovoima, joka estää vuorovesivuorovaikutusten aiheuttamia murtumia avautumasta sisäpuolelle asti. Siksi Enceladus on ainoa tunnettu jäinen kuu, jossa Tiger Stripes voi esiintyä. Kuten Hemingway kuvaili sitä:
'Koska juuri näiden halkeamien ansiosta olemme voineet ottaa näytteitä ja tutkia Enceladuksen maanalaista valtamertä, jota astrobiologit rakastavat, ajattelimme, että on tärkeää ymmärtää niitä muodostavia ja ylläpitäviä voimia. Mallinnuksemme kuun jäisen kuoren kokemista fyysisistä vaikutuksista viittaa mahdollisesti ainutlaatuiseen tapahtumien ja prosessien sarjaan, joka voisi mahdollistaa näiden erottuvien juovien olemassaolon.
Seuraavina vuosikymmeninä toivotaan, että Saturnus-järjestelmään voidaan lähettää toinen tehtävä tutkia Enceladusta yksityiskohtaisemmin. Jo tiedot ovat hankkineetCassinion vahvistanut, että sen halkeamista purkautuvat pillut sisältävät orgaanisia molekyylejä. Tulevat tehtävät yrittävät selvittää, onko kuun jäisen pinnan alla myös maan ulkopuolista elämää.
Lisälukemista: Carnegie Institute of Science