Супутник Сатурна Енцелад відомий своїми гейзерами. Традиційно вважається, що їхнім джерелом є геотермальні басейни з теплою водою. Проте існує гіпотеза, що насправді вони можуть походити із зон інтенсивного тертя, де матеріал перебуває у стані крижаної каші.
Гейзери Енцелада
На орбіті Сатурна обертаються 146 супутників, з яких Енцелад є шостим за розміром — близько 500 км у діаметрі. Цей маленький крижаний супутник характеризується білою поверхнею, що добре відбиває світло, і гейзероподібними струменями, які викидають лід і водяну пару на сотні кілометрів у космос з його південного полюса.
Космічний апарат NASA Cassini виявив ці струмені у 2005 році, а потім продовжив дослідження у 2008, 2009 та 2015 роках. У результаті вчені виявили, що гарячі води, багаті на мінерали, мають необхідні для життя компоненти, незважаючи на те, що поверхня місяця досягає екстремальних температур у –201°C.
Великий підземний океан, що охоплює приблизно 20 млн км3, зазвичай вважається основним джерелом гейзерів Енцелада, які вивергаються через розломи в корі. Це пояснюється солоністю відібраного матеріалу і циклічністю шлейфів, що відповідає орбіті місяця навколо Сатурна, з пов’язаними із цим нагріванням і охолодженням.
Нова теорія походження струменів
Однак нове дослідження професора Коліна Меєра (Colin Meyer) із Дартмутського коледжу, США, та його колег, опубліковане в журналі Geophysical Research Letters, пропонує альтернативне пояснення.
«Космічний апарат Cassini пролетів через один зі шлейфів Енцелада і виміряв органіку, можливу ознаку життя, що робить ці гейзери унікальними й важливими для астробіології. Цей матеріал шлейфу походить із потенційно придатного для життя океану під крижаною оболонкою, тому ми хочемо зрозуміти, як формуються гейзери, щоб визначити, чи є Енцелад придатним для життя», — пояснює значення дослідження професор Меєр.
«На мою думку, двома основними слабкими сторонами океанічного джерела є складність прориву тріщини через всю оболонку та механізм, за допомогою якого океанічний матеріал проникає крізь тріщини», — сказав Меєр.
Зсувне нагрівання льоду
Замість гіпотези підповерхневого океану дослідники припускають, що відбувається зсувне нагрівання, при якому тепло виробляється через тертя шарів всередині матеріалу, що рухається з різною швидкістю. За словами професора Меєра, це відбувається завдяки приливним силам.
Таке нагрівання зсувом може нагріти місячний лід вище евтектичної температури — найнижчої температури, за якої рідкий розсіл є стабільним. Коли ділянки оболонки підіймаються вище евтектичної температури, солі розчиняються в рідкому розсолі, який заповнює проміжки між кристалами льоду.
На Енцеладі це може відбуватися в тріщинах солоної крижаної оболонки, яку вчені називають тигровими смугами, що утворюють кашоподібну зону — резервуар, що складається з льоду та рідкого розсолу. Зразки Cassini виявили в гейзерах водяну пару, вуглекислий газ, метан, аміак, чадний газ, азот, солі та кремнезем.
Цей рідкий розсіл утворюється внаслідок того, що солі в крижаній оболонці знижують температуру, при якій оболонка плавиться, спричиняючи локальне часткове танення і подальший вихід на поверхню у вигляді гейзерів. Моделювання професора Меєра припускає, що 300 кг льоду і пари можуть викидатися через шлейф щосекунди. Цей механізм залежить від стійкої швидкості танення льоду і достатньої кількості рідкого розсолу.
Тріщини Енцелада як канали для життя
Хоча крижана оболонка Енцелада може мати товщину до 25 км, над південним полюсом її товщина може становити лише 6 км, що робить танення більш імовірним. Коли тріщини неглибокі, кашоподібна зона здебільшого відсутня, але зі збільшенням глибини тріщини вона може проникати через всю крижану оболонку.
«В останньому випадку тріщини стають важливим каналом для життя, — каже професор Меєр. — Обмін між океаном і поверхнею може дозволити матеріалам, які формують будівельні блоки життя, потрапляти на поверхню, таким чином хімічно збільшуючи потенційну придатність місяця для життя».
Окрім Енцелада, це дослідження також допомагає нам зрозуміти геофізичні процеси на інших крижаних супутниках Сонячної системи — таких як Тритон Нептуна, Титан Сатурна і Європа Юпітера — і їхній потенціал для життя.
За матеріалами phys.org
