For nylig sagde vi farvel til Cassini-rumfartøjet, der efter 13 års trofast tjeneste for Saturn og dets satellitter faldt direkte ned i dybden af den kæmpe planets atmosfære. Årsagen til denne store finale var advarslen om muligheden for, at Cassini ville kollidere i en af Saturns måner - især Enceladus.
Enceladus er unik for sit gardin af gejsere og indre hav. I dag betragtes denne lille iskolde måne som et potentielt levested for livet, så vi kunne ikke lade det blive forurenet af Cassini-rumfartøjet. Ny forskning, offentliggjort i Nature Astronomy, antyder at dette hav har eksisteret under overfladen af Enceladus i meget lang tid - længe nok til at skabe betingelserne for liv at udvikle sig.
Enceladus Geysers er emissioner af salte vand-isblandinger med spor af kuldioxid, ammoniak, metan og andre kulbrinter, der bryder ud fra revner i den sydpolære region Enceladus. Det var på grund af disse gejsere, at forskere besluttede, at Enceladus skal have et hav under jorden, og at dette hav er aktivt (konvektivt). Efterfølgende observation viste, at der var hydrogen til stede i emissionerne, hvilket førte til en yderligere konklusion om hydrotermisk aktivitet - kemiske reaktioner på grund af vekselvirkningen mellem vand og sten. Men forskere har ikke været i stand til at forklare, hvilken slags varmekilde der kunne føre til denne aktivitet.
Med yderligere observationer intensiverede mysteriet om den manglende varmekilde kun. Gejsere er forbundet med de såkaldte "tigerstriber" - et sæt af fire parallelle fejl på overfladen, 100 kilometer lange og 500 meter dybe. Disse bånd er varmere end resten af isskorpen, så de skulle være revner i isen. Der er næsten ingen slagkratere i området med tigerstriberne, så de skal være meget unge i størrelsesordenen en million år. Enhver model, der kunne forklare varmekilden, skulle også tage højde for dens fokuserede natur - verdenshavet, men hvorfor er kun den sydpolære region aktiv?
I flere år i træk har forskere foretrukket forklaringen af "tidevandsopvarmning" - resultatet af interaktionen mellem organer af planetariske størrelser. For eksempel er tidevandsinteraktion med vores egen måne ansvarlig for vandudvandringen på jorden. Enceladus er i kredsløbsresonans med månen Dione, som påvirker formen af Enceladus 'bane omkring Saturn. Men denne indflydelse er ikke nok til at forklare den krævede kraft til at holde gejsere aktive - ca. 5 GW. Det ville være nok for en by på størrelse med Skt. Petersborg.
Porøs kerne
Salgsfremmende video:
Forskere var tæt på at løse gåden, da de så på Enceladus 'interne struktur. Denne måne har en lav nok tæthed til, at den primært består af is med en lille fast kerne. Dette blev overvejet i mange år, da Voyager 2 tog de første billeder af Enceladus og bestemte dens radius og derefter dens volumen. Enceladus's tyngdekraft på Cassini gjorde det muligt at estimere månens masse og udlede værdien af kroppens tæthed. Cassinis målinger viste også, at kernen har en lav densitet, hvilket gør det muligt at konkludere, at kernen er porøs med porer fyldt med is.
Den nye serie af beregninger fylder kernerne med vand i stedet for is, fordi tidevandskræfterne forbundet med vandet i porerne er mere end nok til at forklare, hvordan varmen fra Enceladus genereres. Modellen er fremragende, fordi den ikke kun forklarer kernens porøsitet, men også dens permeabilitet (hvor let væske passerer igennem den) og styrke (vil den knække, når væsken passerer?).
Ved at kombinere alle disse parametre i en ligning kan det løses med oprettelsen af en elegant model af varmestrøm inde i Enceladus.
Forfatterne af værket skaber et tredimensionelt billede af hvor og hvornår varmen fra tidevandsbevægelser i porøse rum overføres til havets undergrund. Fordelingen af varme i kernen er ikke ensartet, men snarere i processen med forbundne smalle ophul, primært på Sydpolen. Og fordi varmekilderne (som når 85 grader Celsius) er så koncentrerede, skal der være øget hydrotermisk aktivitet i nærheden af dem, hvilket forklarer brintet i udbruddet.
Endelig er den slående observation, der kan foretages i analysen af denne model, at den mængde varme, der genereres af det indre tidevand, er tilstrækkelig til at opretholde Enceladus underjordiske hav i milliarder af år. Et andet spørgsmål opstår: hvad betyder alt dette for livet på Enceladus? Det varme verdenshav, der har eksisteret i flere milliarder år, ville være den perfekte vugge for livet - på jorden tog det kun 640 millioner år for det at overgå fra formen af mikrober til pattedyr. Desværre kan Enceladus i sig selv være ret ung - den kan være dannet for kun 100 millioner år siden. Er dette tid nok til at leve?
Måske. Mest sandsynligt blev livet på Jorden dannet i flere hundrede millioner år under meget mere alvorlige forhold med kraftig bombardement. Men så tog det yderligere 3500 millioner år at udvide sine indflydelsesområder. Måske vil dette være Enceladus 'fremtid. Måske bliver denne satellit ikke abernes planet, men havfruens planet?
Ilya Khel
