Viime aikoina jätimme hyvästit Cassini-avaruusalukselta, joka laskeutui Saturnuksen ja sen satelliittien kiertoradalle 13 vuoden uskollisen palvelun jälkeen suoraan jättiläisplaneetan ilmakehän syvyyteen. Syynä tähän finaaliin oli varoitus mahdollisuudesta, että Cassini törmää johonkin Saturnuksen kuusta - erityisesti Enceladukseen.
Enceladus on ainutlaatuinen geysirien verhonsa ja sisämaan valtameren suhteen. Nykyään tätä pientä jäistä kuuta pidetään potentiaalisena elinympäristönä, joten emme voineet antaa sen saastua Cassini-avaruusaluksella. Uusi tutkimus, joka on julkaistu Nature Astronomy -lehdessä, viittaa siihen, että tämä valtameri on ollut olemassa Enceladuksen pinnan alla hyvin kauan - tarpeeksi kauan luoda olosuhteet elämän kehittymiselle.
Enceladus-geysirit ovat suolaisen vesi-jää-seoksen päästöjä, joissa on pieniä määriä hiilidioksidia, ammoniakkia, metaania ja muita hiilivetyjä ja jotka puhkeavat halkeamista Enceladuksen eteläpolaarisella alueella. Näiden geysirien vuoksi tutkijat päättivät, että Enceladuksella on oltava maanalainen valtameri ja että tämä valtameri on aktiivinen (konvektiivinen). Myöhempi havainto osoitti, että vetyä oli läsnä päästöissä, mikä johti lisäpäätelmään hydrotermisestä aktiivisuudesta - veden ja kiven vuorovaikutuksen aiheuttamista kemiallisista reaktioista. Mutta tutkijat eivät ole pystyneet selittämään, millainen lämmönlähde voisi johtaa tähän toimintaan.
Lisähavaintojen myötä kadonneen lämmönlähteen mysteeri vain vahvistui. Geysirit liittyvät ns. "Tiikeriraidat" - sarjaan neljä rinnakkaista vikaa pinnalla, 100 kilometriä pitkä ja 500 metriä syvä. Nämä nauhat ovat kuumempia kuin muu jääkuori, joten niiden piti olla jään halkeamia. Tiikeriraitojen alueella ei ole melkein yhtään iskukraatteria, joten niiden on oltava hyvin nuoria, noin miljoonan vuoden ikäisiä. Kaikkien mallien, jotka voisivat selittää lämmönlähteen, olisi myös otettava huomioon sen kohdennettu luonne - maailman valtameri, mutta miksi vain etelänapainen alue on aktiivinen?
Useita vuosia peräkkäin tutkijat ovat pitäneet parempana selitystä "vuorovesilämmitys" - planeetan kokoisten kappaleiden vuorovaikutuksen tulos. Esimerkiksi vuoroveden vuorovaikutus oman kuun kanssa on vastuussa veden laskusta ja virtauksesta maan päällä. Enceladus on kiertoradalla resonanssissa Dione-kuun kanssa, mikä vaikuttaa Enceladuksen kiertoradan muotoon Saturnuksen ympärillä. Mutta tämä vaikutus ei riitä selittämään geysirien pitämiseen aktiivisena tarvittavaa tehoa - noin 5 GW. Se riittäisi Pietarin kokoiselle kaupungille.
Huokoinen ydin
Mainosvideo:
Tutkijat lähestyivät pulman ratkaisemista tarkastellessaan Enceladuksen sisäistä rakennetta. Tällä kuulla on riittävän pieni tiheys, että se koostuu pääasiassa jäästä, jolla on pieni kiinteä ydin. Tätä harkittiin monien vuosien ajan, koska Voyager 2 otti ensimmäiset kuvat Enceladuksesta ja määritteli sen säteen ja sitten äänenvoimakkuuden. Enceladuksen vetovoima Cassiniin antoi mahdollisuuden arvioida kuun massa ja johtaa kehon tiheyden arvo. Cassinin mittaukset osoittivat myös, että ytimellä on pieni tiheys, mikä tekee mahdolliseksi päätellä, että ydin on huokoinen ja huokoset ovat täynnä jäätä.
Uusi laskentasarja täyttää ydinhuokoset vedellä eikä jäällä, koska huokosten veteen liittyvät vuorovesi ovat enemmän kuin riittävät selittämään, kuinka Enceladuksen lämpö syntyy. Malli on erinomainen, koska se selittää paitsi sydämen huokoisuuden myös sen läpäisevyyden (kuinka helposti neste kulkee sen läpi) ja lujuuden (halkeeko se, kun neste kulkee?).
Kaikkien näiden parametrien yhdistäminen yhteen yhtälöön antaa sen ratkaista luomalla tyylikäs lämpövirtamalli Enceladuksen sisällä.
Kirjoittajat luovat kolmiulotteisen kuvan siitä, missä ja milloin vuoroveden lämpö huokoisissa tiloissa siirtyy maanalaiseen valtamereen. Lämmön jakautuminen ytimessä ei ole tasainen, vaan pikemminkin yhdistettyjen kapeiden asuntojen prosessissa, lähinnä etelänavalla. Ja koska lämmönlähteet (joiden lämpötila saavuttaa 85 astetta) ovat niin keskittyneitä, niiden lähellä on oltava lisääntynyt hydroterminen aktiivisuus, mikä selittää vetyä purkauksissa.
Lopuksi silmiinpistävä havainto, joka voidaan tehdä tämän mallin analysoinnissa, on se, että sisäisen vuorovesi tuottaa riittävästi lämpöä Enceladuksen maanalaisen valtameren ylläpitämiseen miljardeja vuosia. Esiin nousee toinen kysymys: mitä tämä kaikki tarkoittaa elämälle Enceladuksessa? Lämmin maailman valtameri, joka on ollut olemassa useita miljardeja vuosia, olisi täydellinen kehto elämään - maan päällä kesti vain 640 miljoonaa vuotta, ennen kuin se siirtyi mikrobien muodosta nisäkkäisiin. Valitettavasti Enceladus itse voi olla melko nuori - se on voinut muodostua vain 100 miljoonaa vuotta sitten. Onko tämä tarpeeksi aikaa elää?
Voi olla. Todennäköisesti elämä maapallolla syntyi useita satoja miljoonia vuosia paljon ankarammissa olosuhteissa voimakkaissa pommituksissa. Mutta sitten kesti vielä 3500 miljoonaa vuotta vaikutusalueidensa laajentamiseen. Ehkä tämä on Enceladuksen tulevaisuus. Ehkä tästä satelliitista ei tule apinoiden, vaan merenneidojen planeetta?
Ilya Khel