Astronomowie lepiej zrozumieli, jak podpowierzchniowy ocean może kształtować lodową powierzchnię Enceladusa, księżyca Saturna

Enceladus, księżyc Saturna, skrywa pod lodową powierzchnią ocean ciekłej wody, a nowe badanie sugeruje, że przemieszczające się w nim fale mogły przyczynić się do powstania charakterystycznych szczelin znanych jako „tygrysie pasy” na jego południowej półkuli.

Enceladus, księżyc Saturna i tajemnicze „tygrysie pasy”

Jak opisują astronomowie, Enceladus, księżyc Saturna, ma grubą pokrywę lodową, pod którą znajduje się ocean ciekłej wody. Na jego południowym biegunie znajdują się cztery równoległe pęknięcia. Każde z nich ma około 500 metrów głębokości, 2 kilometry szerokości i 130 kilometrów długości. Przez te szczeliny wyrzucana jest para wodna i inne materiały z podpowierzchniowego zbiornika bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną. Jednak pochodzenie tych zagłębień pozostawało dotychczas zagadką.

Większość wcześniejszych badań koncentrowała się na możliwości, że formacje te, znane jako „tygrysie pasy” („Tiger Stripes”) Enceladusa, powstały w wyniku procesów zachodzących przede wszystkim w pokrywie lodowej, takich jak pękanie tektoniczne czy ochładzanie. Jednak w ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem D. Y. Abdulaha z Massachusetts Institute of Technology wykazali, że w ich powstaniu decydującą rolę mogły odegrać fale w oceanie znajdującym się pod lodem. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „AGU Advances”.

Fale w oceanie mogły doprowadzić do powstania szczelin

Astronomowie oparli swoje badania na obserwacjach fal oceanicznych na Ziemi, które mogą rozchodzić się od dna oceanu ku powierzchni, skupiać w jednym miejscu, załamywać i rozpraszać. Wykorzystując analizy matematyczne oraz symulacje komputerowe, zbadali, jak fale w podpowierzchniowym oceanie Enceladusa mogłyby oddziaływać z wewnętrzną częścią jego pokrywy lodowej. Uwzględnili również charakterystyczny dla Enceladusa ruch pokrywy lodowej, która ze względu na nieregularną orbitę księżyca wokół Saturna porusza się względem oceanu w sposób przypominający kołysanie.

Zgodnie z zaproponowanym mechanizmem powstawania „tygrysich pasów” w pokrywie lodowej początkowo istniała już jedna szczelina. Podczas kołysania się górnej warstwy ruch powierzchni w miejscu zagłębienia względem znajdującego się poniżej ciekłego oceanu wzbudzał fale. Przemieszczały się one na odległość dziesiątek kilometrów, docierając do jego dna. Następnie odbijały się i wracały ku górze, załamując się na sąsiednim fragmencie pokrywy. Przekazywana w ten sposób energia w postaci ciepła zaczynała topić lód od spodu.

Co mechanizm mówi o oceanie Enceladusa

Analiza sugeruje, że topnienie mogło zapoczątkować proces prowadzący ostatecznie do powstania kolejnych równoległych szczelin oddalonych od siebie o około 35 kilometrów. Odstęp ten odpowiada odległościom obserwowanym między istniejącymi „tygrysimi pasami” Enceladusa.

Jeśli proponowany mechanizm jest prawidłowy, pozwoliłby on naukowcom określić właściwości podpowierzchniowego oceanu, w tym sposób, w jaki jego gęstość zmienia się wraz z głębokością. Dalsze analizy oraz możliwa przyszła misja na Enceladusa mogłyby pomóc dopracować i przetestować ten mechanizm oraz jego konsekwencje.

Emil Gołoś