В 2006 году космический аппарат «Кассини» зафиксировал завесы гейзеров, вырывающиеся из трещин «тигровых полос» вблизи южного полюса спутника Сатурна Энцелада — иногда до 200 кг воды в секунду. Новое исследование показывает, как расширяющийся лед во время тысячелетних циклов охлаждения иногда может расколоть ледяную оболочку спутника и выпустить его внутренний океан, обеспечивая возможное объяснение гейзеров.
Диаметр Энцелада составляет около 504 километров (313 миль) — примерно длина Соединенного Королевства в самой длинной точке. Луна покрыта льдом толщиной 20-30 километров (12,4-18,6 миль), а температура поверхности составляет около -201 по Цельсию (-330 по Фаренгейту), но десятилетние данные миссии НАСА «Кассини-Гюйгенс» предоставили доказательства существования глубокой жидкости. океан внутри ледяной оболочки, убегающей в космос за счет непрерывного «криовулканизма». Как такой маленький холодный мир может поддерживать такую бурную геологическую активность, остается загадкой для ученых.
«Это привлекло внимание как ученых, так и широкой общественности», — сказал Макс Рудольф, доцент кафедры геофизики Калифорнийского университета в Дэвисе и ведущий автор нового исследования, опубликованного в Geophysical Research Letters , журнале AGU для высокоэффективных исследований. , краткие отчеты с непосредственными последствиями, охватывающими все науки о Земле и космосе.
Рудольф и его коллеги использовали основанную на физике модель, чтобы составить карту условий, которые могут позволить трещинам с поверхности достичь океана и вызвать извержения. Модель учитывает циклы потепления и похолодания, которые длятся в масштабе сотен миллионов лет и связаны с изменениями орбиты Энцелада вокруг Сатурна. В течение каждого цикла ледяная оболочка претерпевает периоды утончения и периоды утолщения. По словам Рудольфа, утолщение происходит за счет замерзания основания ледяной оболочки, которая растет вниз, как лед на озере.
Повышение давления
Давление , оказываемое этим расширяющимся вниз льдом на океан внизу, является одним из возможных механизмов, предложенных исследователями для объяснения гейзеров Энцелада. По мере того как внешняя ледяная оболочка остывает и утолщается, давление на океан под ней увеличивается, потому что лед имеет больший объем, чем вода. Растущее давление также создает напряжения во льду, которые могут стать путями для жидкости, достигающей поверхности на расстоянии 20-30 километров.
Новое исследование показало, что давления океана, вероятно, будет достаточно, чтобы на поверхности Энцелада образовались трещины в виде полос тигра. Но давление никогда не будет достаточно большим, чтобы выдавить воду на поверхность, если принять во внимание как давление океана, так и тепловое сжатие, обнаружили они, исключая это предложенное объяснение гейзера.
«Мне интересно, что предложенная модель может объяснить образование первоначальной трещины, которая могла привести к образованию множественных трещин (тигровых полос) на южном полюсе Энцелада», — сказал Мики Накадзима, доцент астрономии в Университете им. Рочестер, который не участвовал в исследовании Рудольфа. Она называет предложение команды Рудольфа «благородным и многообещающим».
Рудольф сказал, что механизм, впервые предложенный Накадзимой и Эндрю Ингерсоллом в исследовании 2016 года, может объяснить извержения. Эти исследователи предположили, что вода, попадающая в эти трещины, подвергается воздействию космоса — на Энцеладе нет атмосферы — и спонтанно закипает, когда попадает в вакуум.
Рудольф сказал, что это согласуется с внешним видом поверхности Энцелада, на которой нет никаких признаков потоков криолавы, просачивающихся из трещин на поверхности .
Между тем, некоторые данные показывают, что на спутнике Юпитера Европе, еще одном ледяном мире размером с собственную Луну Земли, также могут происходить подобные извержения, хотя об активности, происходящей там, известно меньше.
Но этот механизм давления океана и спонтанного извержения не может объяснить криовулканизм, который может происходить на Европе, сказал Рудольф. Необходимы дальнейшие исследования и наблюдения за этой луной, чтобы определить потенциальные причины этих извержений. Рудольф с нетерпением ждет миссии Europa Clipper, для которой НАСА в настоящее время собирает космический корабль, чтобы узнать больше о геологических процессах на Европе.
