Скрытый под толстым слоем льда океан Энцелада, одной из лун Сатурна, кажется, имеет морские течения, подобные тем, которые встречаются в океанах Земли.
Энцелад, крошечный ледяной шар диаметром около 500 километров (примерно 1/7 диаметра Луны), является шестым по величине спутником Сатурна. Несмотря на свой небольшой размер, Энцелад привлек внимание ученых, когда пролетающий космический аппарат «Кассини» обнаружил следы большого подповерхностного океана за ледяной корой луны.
Энцелад
Под ледяной оболочкой Энцелада находится глубокий океан. Данные, предоставленные зондом Кассини, показывают гидротермальную активность на его дне. Это темная среда, потому что лед отражает 90%. Солнечный свет. Несмотря на низкие температуры на поверхности Луны, ученые считают, что вода под ледяной корой может быть тепло из-за гидротермальной активности.
Покрытый кратерами и длинными трещинами, этот объект является одним из немногих мест в Солнечной системе с жидкой водой, что делает его объектом интереса для астробиологов, ищущих признаки жизни.
Наиболее важные данные об Энцеладе были получены зондом "Кассини". Аппарат наблюдал луну более 20 раз с близкого расстояния, хотя Сатурн был его основной целью. Во время последнего пролета в октябре 2015 года зонд попал в шлейф материала, выброшенного из гейзеров ледяной луны, и взял пробы. Ученые обнаружили в них целый химический буфет - углекислый газ, водород, аммиак и такие органические соединения, такие как метан.
Подповерхностный океан
Океан на Энцеладе сильно отличается от своих земных аналогов. На нашей планете океан относительно неглубокий - в среднем он составляет 3,6 км. Он покрывает три четверти поверхности планеты. У поверхности океаны теплее из-за солнечных лучей, и холоднее на глубинах у морского дна. Есть также течения, на которые влияют ветер, перепады температур и соленость воды.
Между тем океан на Энцеладе скрыты под слоем льда в 20 км, который покрывает всю поверхность Луны. Он имеет глубину 30 км и охлаждается на поверхности около ледяной корки, а снизу нагревается теплом ядра луны.
Как предположили ученые Калифорнийского технологического института в публикации в журнале Nature Geoscience, океан на Энцеладе также может иметь течения, подобные течениям в океанах Земли. У обоих океанов есть одно общее: они соленые. Именно эти изменения солености воды могут служить движущей силой океанской циркуляции Энцелада, как в случае с Южным океаном Земли, окружающим Антарктиду.
Движение воды на Энцеладе
Измерения силы тяжести и тепловые расчеты "Кассини" показали, что ледяная корка тоньше на полюсах и толще на экваторе. Области тонкого льда на полюсах, вероятно, тают, а участки толстого льда на экваторе, вероятно, связаны с замерзанием. Это влияет на океанические течения, потому что, когда соленая вода замерзает, она выделяет соли и утяжеляет окружающую воду, заставляя ее опускаться на дно. В районах плавления все наоборот.
Поскольку Энцелад вращается вокруг Сатурна по эллиптической 1,37-дневной орбите, меняющиеся гравитационные силы постоянно оказывают влияние на ледяную луну, растягивая ее в разных направлениях. Приливные напряжения заставляют Энцелад нагреваться изнутри и вызывают геотермальную активность и трещины на поверхности льда.
Внутренний подогрев сохраняет воду под ледяной коркой в жидком состоянии. Это внутреннее нагревание также может генерировать вертикальные конвекционные потоки - аналогичные тем, которые наблюдаются на Земле - отправляя более теплую воду вверх, где она остынет, прежде чем вернуться вниз по течению.
Схемы течений на Энцеладе
«Знание того, как распределяется лед, позволяет нам определить схемы циркуляции», - объясняет Ана Лобо из Калифорнийского технологического института, ведущий автор статьи. Лобо вместе с Эндрю Томпсоном, Стивеном Вэнсом и Сайкираном Тарименой из Лаборатории реактивного движения разработали компьютерную модель Энцелада. Модель была основана на более ранней работе Томпсона, который изучал в Южном океане, как лед и вода взаимодействуют, заставляя воду смешиваться.
Модель показала, что области замерзания и таяния, определенные по структуре льда, могут быть связаны океанскими течениями. Если бы это было так, циркуляция распространялась бы от полюсов до экватора, что повлияло бы на распределение тепла и возможных питательных веществ. «Понимание того, какие районы подповерхностного океана могут быть наиболее благоприятными для жизни, о которых мы знаем, может однажды помочь в поисках признаков жизни на Энцеладе», - говорит Томпсон.
У нас нет доказательств того, что в океане Энцелада обитает жизнь. Но информация, предоставленная исследователями, может воспламенить воображение. Ученые ранее предполагали, что на дне океана Энцелада есть термальные источники, похожие на те, что на Земле. Если мы углубимся в сходство, то следует отметить, что на нашей планете есть различные формы жизни вокруг гидротермальных источников. Несмотря на экстремальные условия. Появляются ли похожие на Энцеладе?
Микробы, живущие вблизи гидротермальных источников Земли, не нуждаются в кислороде для выживания. Они получают энергию, метаболизируя углекислый газ и водород. В то же время они выделяют метан, который был обнаружен в шлейфах вещества, извергнутого из гейзеров Энцелада. Так что, если жизнь находится глубоко в океанах Энцелада, выводы команды могут помочь ее обнаружить.
Источник: Калифорнийский технологический институт