У 2006 році космічний апарат «Кассіні» зафіксував гейзери, що вириваються з тріщин «тигрових смуг» поблизу південного полюса супутника Сатурна Енцелада. Нове дослідження показує, як розширюється лід під час тисячолітніх циклів охолодження іноді може розколоти крижану оболонку супутника і випустити його внутрішній океан, забезпечуючи можливе пояснення гейзерів.
Діаметр Енцелада становить близько 504 кілометрів. Він покритий льодом товщиною 20-30 кілометрів, а температура його поверхні становить близько -201 за Цельсієм.
Багаторічні дані місії НАСА «Кассіні-Гюйгенс» надали докази існування глибокого океану з рідкої води всередині крижаної оболонки.
Вода іноді виривається в космос за рахунок безперервного «кріовулканізму».
Як такий маленький холодний світ може підтримувати таку почесну геологічну активність, залишається загадкою для вчених.
«Це привернуло увагу як вчених, так і широкої громадськості», - сказав Макс Рудольф, доцент кафедри геофізики Каліфорнійського університету в Девісі і провідний автор нового дослідження, опублікованого в Geophysical Research Letters.
Він і його колеги використовували засновану на фізиці модель, щоб скласти карту умов, які можуть дозволити тріщинам з поверхні досягти океану і викликати виверження.
Модель враховує цикли потепління і похолодання, які тривають у масштабі сотень мільйонів років і пов'язані зі змінами орбіти Енцелада навколо Сатурна.
Протягом кожного циклу крижана оболонка зазнає періоди потончення і періоди утовщення. За словами вчених, утовщення відбувається за рахунок замерзання основи крижаної оболонки, яка росте вниз, як лід на озері.
Підвищення тиску
Тиск, що чиниться цим розширюється вниз льодом на океан внизу, є одним з можливих механізмів, запропонованих дослідниками для пояснення гейзерів Енцелада.
У міру того як зовнішня крижана оболонка остигає і втовщується, тиск на океан під нею збільшується, тому що лід має більший об'єм, ніж вода. Зростаючий тиск також створює напруги в льоду, які можуть стати шляхами для рідини, що досягає поверхні на відстані 20-30 кілометрів.
Нове дослідження показало, що тиску океану, ймовірно, буде достатньо, щоб на поверхні Енцелада утворилися тріщини у вигляді тигрячих смуг.
Але тиск ніколи не буде досить великим, щоб видавити воду на поверхню, якщо взяти до уваги як підвищення тиску в океані, так і теплове стиснення - а це виключає появу гейзерів.
Механізм, вперше запропонований вченими в 2016 році, може пояснити виверження. Тоді дослідники припустили, що вода, що потрапляє в тріщини, піддається впливу космосу - на Енцеладі немає атмосфери - і спонтанно закипає, коли потрапляє у вакуум.
Вчені кажуть, що це узгоджується із зовнішнім виглядом поверхні Енцелада, на якій немає жодних ознак потоків кріолави, що просочуються з тріщин на поверхні.
Між тим, деякі дані показують, що на супутнику Юпітера Європі, ще одному крижаному світі, також можуть відбуватися подібні виверження, хоча про активність, що відбувається там, відомо менше.
Але цей механізм тиску океану і спонтанного виверження не може пояснити криовулканізм, який може відбуватися на Європі.
Необхідні подальші дослідження і спостереження за цим місяцем, щоб визначити потенційні причини цих вивержень. Вчені з нетерпінням чекають місії Europa Clipper, щоб дізнатися більше про геологічні процеси на Європі.