Откуда берется энергия, приводящая в действие необычайную геологическую активность на Энцеладе? Ответ на этот вопрос ученые искали в течение десятилетия.
Согласно новому компьютерному моделированию, проведенному европейскими и американскими исследователями, работающими над миссией «Кассини», тепло, выделяемое от приливного трения, может приводить в действие гидротермальную активность на спутнике Сатурна Энцеладе в течение многих миллиардов лет, при условии наличия у него очень пористого ядра.
Исследование, опубликованное в журнале «Nature Astronomy», помогает найти ответ на вопрос, который ученые не могли решить в течение десятилетия: откуда берется энергия, приводящая в действие необычайную геологическую активность на Энцеладе?
«Кассини» обнаружил, что Энцелад выбрасывает на поверхность похожие на гейзеры струи водяного пара и ледяных частиц из теплых трещин около его южного полюса. Дополнительное изучение показало, что под ледяной корой находится глобальный океан, покрывающий всю поверхность спутника, из которого струи выбрасываются в космос. Многочисленные свидетельства с зонда «Кассини» указывают на то, что на морском дне Энцелада происходит гидротермальная активность - горячая вода химически взаимодействует с горными породами.
Одно из направлений исследования было направлено на обнаружение крошечных частиц породы, предположительно являющихся продуктом гидротермальной химической реакции, происходящей при температуре не менее 90 градусов по Цельсию. Для получения такой температуры требуется большее количество энергии, чем та, которая может быть получена от воздействия приливных сил. По мнению ученых, дополнительная энергия образуется от распада радиоактивных элементов в недрах спутника.
«Откуда Энцелад получает постоянную энергию, чтобы оставаться активным, это всегда оставалось в какой-то степени загадкой, но теперь мы более подробно рассмотрели, как структура и состав его каменного ядра могут играть ключевую роль в образовании необходимой энергии», - отметил ведущий исследователь Гаэль Шобле из Нантского университета во Франции.
Шобле и его коллеги обнаружили, что пористая каменистая сердцевина с 20...30 процентами пустого пространства подходит для объяснения. Их моделирование показало, что при вращении Энцелада вокруг Сатурна, породы в пористом ядре изгибаются и трутся друг о друга, выделяя тепло. Рыхлая внутренняя часть также позволяет воде из океана просачиваться глубоко вниз, где она нагревается, а затем поднимается в верх, химически взаимодействуя с породами. Модели показывают, что эта активность должна быть максимальной на полюсах спутника. Шлейфы теплой, насыщенной минералами воды фонтанируют с морского дна и движутся вверх, истончая ледяную оболочку снизу до толщины всего от 1 до 5 километров на южном полюсе. Считается, что средняя толщина льда составляет от 20 до 25 километров. И эта же вода затем выбрасывается в космос через трещины во льду.
Это первое исследование, объясняющее несколько ключевых характеристик Энцелада, наблюдавшихся «Кассини»: глобальный океан, внутреннее нагревание, более тонкий лед на южном полюсе и гидротермальная активность. Однако это не объясняет, почему северный и южный полюса такие разные. В отличие от подвергающегося изменениям геологически свежего ландшафта юга, северные области Энцелада сильно изрыты кратерами и являются древними. Авторы отмечают, что если бы ледяная оболочка была немного тоньше на юге с самого начала, то это со временем привело бы к быстрому неуправляемому нагреву.
Исследователи подсчитали, что с течением времени (от 25 до 250 миллионов лет) весь объем океана Энцелада пройдёт через его ядро. По их оценкам, это количество воды, равное двум процентам от объема океанов Земли.
Изгиб ледяной коры Энцелада из-за приливного притяжения Сатурна ранее рассматривался как источник возникновения тепла, но модели показали, что при изгибе не будет производиться достаточного количества постоянной энергии. И океан на Энцеладе замерзнет за 30 миллионов лет. Хотя в прошлых исследованиях уже моделировалось, как приливное трение может генерировать тепло в ядре спутника, в нём были более простые предположения и смоделирован спутник был только в двух измерениях. В новом исследовании была увеличена сложность модели Энцелада до трехмерного пространства.
Хотя научная группа «Кассини» в течение многих лет подозревала, что пористое ядро может играть важную роль в тайне теплых недр Энцелада, это исследование очень элегантно объединяет несколько более свежих доказательств.
«Это важнейшее исследование использует новые детали, а именно то, что океан Энцелада глобален и имеет гидротермальную активность. Это понимание того, что исследователям нужно время, чтобы производить одно открытие за другим », - сказала Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Кассини».
Запущенный в 1997 году космический корабль «Кассини» вращался вокруг Сатурна с 2004 по 2017 год. «Кассини» сделал множество важнейших открытий, включая удивительную геологическую активность на Энцеладе и жидкие метановые моря на самом большом спутнике Сатурна, Титане. «Кассини» завершил свое путешествие драматическим погружением в атмосферу Сатурна 15 сентября 2017 года, передавая при этом уникальные научные данные, пока не потерял связь с Землей.
Подписывайтесь на канал Глубины космоса, будет много интересного!
Читайте также:
Следы от взрывов сверхновых обнаружены на Земле
Как смещение орбиты Земли повлияло на Сахару
Найдено объяснение необычному поведению звезды Табби
