Как и почему спутник Энцелад распыляет частицы ледяного кремнезема

Используя данные с космического аппарата НАСА «Кассини», исследователи построили теоретическую модель, которая может объяснить перенос кремнезема на спутнике Энцелад. Согласно этой модели, трение, вызванное приливными силами Сатурна, нагревает дно океана настолько, что возникает течение, которое выносит кремнезем на поверхность. Будущим миссиям будет интересно изучить эти гидротермальные источники на предмет возможных биологических признаков.

Среди самых любопытных спутников Солнечной системы — Энцелад, естественный спутник Сатурна. Он имеет самую белую и самую отражающую поверхность, которую когда-либо наблюдали астрономы, обладает значительным объемом жидкой воды и, как известно, распыляет крошечные частицы ледяного кремнезема, которых так много, что они являются важным компонентом кольца-Е Сатурна.

Ученые не знают, что вызывает это явление и как оно повторяется. До сих пор они могли только предполагать, что частицы кремнезема начинают свой путь далеко под поверхностью, на дне подземного океана Энцелада, защищенного толстым слоем льда. Этот лед покрывает почти всю жидкую воду, за исключением крупных трещин в районе южного полюса, которые образуют знаменитые синие полосы на фотографиях спутника.

Теперь новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) предлагает некоторые ответы. Исследование показывает, что приливное нагревание в каменистом ядре Энцелада создает течения, которые переносят кремнезем. В результате он, вероятно, высвобождается из гидротермальных источников глубоководных источников в течение нескольких месяцев.

Перенос кремнезема на Энцеладе

Активная геология Энцелада приводится в движение приливными силами, поскольку он вращается вокруг Сатурна. На практике спутник вытягивается и сжимается под действием гравитации газового гиганта. Эта деформация создает трение как в поверхностной ледяной оболочке спутника, так и в каменном ядре, находящемся глубоко внутри.

Исследовательская группа Калифорнийского университета под руководством аспиранта планетарных наук Эшли Шенфельда проанализировала данные об орбите, океане и геологии Энцелада, собранные космическим аппаратом НАСА «Кассини». Таким образом, ученые построили теоретическую модель, которая объясняет перенос кремнезема через океан.

В частности, новая модель показала, что трение нагревает дно океана настолько, что создает течение, которое переносит частицы кремнезема на поверхность. Шенфельд пояснил:

«Наше исследование показывает, что эти потоки достаточно сильны, чтобы подхватывать материалы с морского дна и нести их к ледяному панцирю, который отделяет океан от вакуума космоса. Разломы, прорезающие ледяной панцирь, могут служить прямыми каналами для запуска захваченных материалов в космос«. Энцелад дает нам бесплатные образцы того, что скрыто глубоко внутри.

Кассини обнаружил в шлейфах значительное количество газообразного водорода, который вместе с кремнеземом убедительно свидетельствует о гидротермальной активности на дне океана. Теоретическая модель, разработанная командой под руководством Калифорнийского университета, подтверждает эту гипотезу. Она указывает правдоподобные временные рамки этого процесса и предлагает убедительный механизм, объясняющий, почему в шлейфах содержится кремнезем. Модель также помогает объяснить, почему другие материалы переносятся на поверхность вместе с частицами кремнезема.

Химические следы биологической активности

Модель команды также обеспечивает поддержку другой гипотезе, уже выдвинутой научным сообществом, а именно: конвективная турбулентность в океане эффективно переносит жизненно важные питательные вещества с морского дна на ледяной панцирь. Это особенно важно для астробиологов: на Земле в глубоководных гидротермальных источниках, подобных Энцеладу, обитает множество организмов, которые питаются минералами, выделяемыми шлейфами.

В будущем космические аппараты смогут собрать больше данных, которые позволят ученым продолжить изучение физических и химических свойств потенциальных систем гидротермальных источников Энцелада. Чтобы определить, могут ли эти жерла поддерживать жизнь, ученые должны будут проверить шлейфы на наличие возможных химических признаков биологической активности, или биологических сигнатур.

В планы НАСА на следующее десятилетие входят миссии, которые будут летать, выходить на орбиту и приземляться на Энцелад, чтобы собрать больше информации.