|
Гейзеры на ледяном спутнике Сатурна Энцеладе
|
|
|
|
Поиск жизни на других небесных телах или, по крайней мере, необходимых компонентов для ее поддержания на протяжении веков привлекал ученых и энтузиастов. В то время как планеты являются очевидным выбором, их спутники также могут содержать химические ингредиенты для жизни.
|
|
|
|
Вокруг Сатурна вращаются 146 спутников, причем Энцелад является шестым по величине и имеет около 500 км в диаметре. Эта маленькая ледяная луна отличается высокой отражающей способностью белой поверхности и гейзероподобными струями, выбрасывающими лед и водяной пар на сотни километров в космос от своего южного полюса.
|
|
|
|
Космический аппарат НАСА "Кассини" идентифицировал эти струи в 2005 году, прежде чем продолжить их изучение в 2008, 2009 и 2015 годах. В результате ученые обнаружили, что горячие, богатые минералами воды содержат необходимые компоненты для жизни, несмотря на то, что температура на поверхности Луны достигает экстремальных значений -201°C.
|
|
|
|
Обычно считалось, что основным источником гейзеров Энцелада, извергающихся через трещины в земной коре, является большой подземный океан площадью около 20 миллионов км3. Это связано с соленостью отобранного материала и цикличностью выбросов, соответствующей орбите Луны вокруг Сатурна, с соответствующим нагревом и охлаждением.
|
|
|
|
|
|
|
Однако новое исследование, проведенное профессором Колином Мейером (Colin Meyer) из Дартмутского колледжа, США, и его коллегами, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, подтвердило альтернативное объяснение.
|
|
|
|
"Космический аппарат "Кассини" пролетел через один из шлейфов Энцелада и измерил содержание органики - возможного признака жизни, что делает эти гейзеры уникальными и важными для астробиологии. Этот шлейфовый материал исходит из потенциально пригодного для жизни океана под ледяным панцирем, поэтому мы хотим понять, как формируются гейзеры, чтобы определить, пригоден ли Энцелад для жизни", - объясняет профессор Мейер важность исследования.
|
|
|
|
"Мы считаем, что важно полностью изучить альтернативу доминирующим объяснениям гейзеров, поскольку это позволит нам либо укрепить гипотезу об океаническом источнике, либо определить, какие данные необходимы для проведения различия между этими двумя механизмами.
|
|
|
|
"Двумя основными слабостями океанического источника, на мой взгляд, являются: 1) сложность прорыва трещины через всю оболочку и 2) механизм, с помощью которого океанический материал проникает через трещины".
|
|
|
|
Вместо гипотезы о подповерхностном океане исследователи предполагают, что происходит сдвиговый нагрев, при котором тепло выделяется из-за трения слоев внутри материала, движущихся с разной скоростью. Это происходит из-за приливного воздействия, утверждает профессор Мейер.
|
|
|
|
"Приливные силы Сатурна воздействуют на оболочку Энцелада, когда Луна обращается вокруг планеты, точно так же, как солнце и Луна вызывают океанские приливы на Земле. Изменение силы притяжения в поперечном направлении через ледяную оболочку вызывает напряжение, которое приводит к деформации льда.
|
|
|
|
"Две стороны трещин на южном полюсе не связаны, и может быть разница в том, как они деформируются. Разница в скольжении по трещине сродни землетрясению и приводит к тому, что две стороны трещины трутся друг о друга и выделяют тепло".
|
|
|
|
Этот сдвиговый нагрев позволяет разогреть лунный лед до температуры, превышающей эвтектическую, то есть самую низкую температуру, при которой сохраняется стабильность жидкого рассола. Когда температура на поверхности льда поднимается выше эвтектической, соли растворяются в жидком рассоле, который заполняет промежутки между кристаллами льда.
|
|
|
|
Для Энцелада это могло произойти в результате трещин в соленом ледяном панцире, который ученые ласково называют тигровыми полосками, образуя резервуар "кашеобразной зоны", состоящий из льда и жидкого рассола. Пробы, взятые "Кассини", выявили в гейзерах водяной пар, углекислый газ, метан, аммиак, монооксид углерода, азот, соли и кремнезем.
|
|
|
|
Этот жидкий рассол образуется в результате того, что соли внутри ледяной оболочки снижают температуру, при которой она плавится, вызывая локальное частичное таяние и последующий выход на поверхность в виде гейзеров. Расчеты профессора Мейера показывают, что каждую секунду через шлейф может выбрасываться 300 кг льда и пара. Этот механизм основан на устойчивых темпах таяния льда и достаточных объемах жидкого рассола.
|
|
|
|
В то время как толщина ледяного панциря Энцелада во всем мире может достигать 25 км, на южном полюсе его толщина может составлять всего 6 км, что повышает вероятность таяния. Когда трещины неглубокие, кашицеобразная зона в основном отсутствует, но по мере увеличения глубины трещины кашицеобразная зона может проникать полностью сквозь ледяную оболочку.
|
|
|
|
"В последнем случае трещины становятся важным каналом для жизни", - говорит профессор Мейер, поскольку "обмен между океаном и поверхностью может позволить материалам, которые образуют строительные блоки жизни, пробиваться на поверхность, тем самым химически повышая потенциальную пригодность Луны для жизни".
|
|
|
|
Помимо Энцелада, это исследование также помогает нам понять геофизические процессы на других ледяных спутниках нашей Солнечной системы, таких как Тритон Нептуна, Титан Сатурна и Европа Юпитера, и их потенциал для зарождения жизни.
|
|
|
|
Источник
|
