Kun Cassini operaatio saapui Saturn-järjestelmään vuonna 2004, se löysi jotain melko odottamatonta Enceladusin eteläisellä pallonpuoliskolla. Satojen polaarisella alueella sijaitsevien halkeamien joukosta veden ja orgaanisten molekyylien pilareita havaittiin määräajoin. Tämä oli ensimmäinen merkki siitä, että Saturnin kuulla voi olla hydrotermisen toiminnan aiheuttama sisämeri lähellä ytimen vaipan rajaa.
Uuteen tutkimukseen, joka perustuu Cassini tiedot, jotka se sai ennen sukeltamista Saturnin ilmakehään 15. syyskuuta, tämä toiminta on saattanut olla jatkunut jonkin aikaa. Itse asiassa tutkimusryhmä päätteli, että jos kuun ydin on riittävän huokoinen, se olisi voinut tuottaa tarpeeksi lämpöä sisäisen valtameren ylläpitämiseksi miljardeja vuosia. Tämä tutkimus on vielä rohkaisevin viite siitä, että Enceladusin sisätilat voisivat tukea elämää.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Pitkäaikaisen hydrotermisen aktiivisuuden tehostaminen Enceladussa”, ilmestyi äskettäin lehdessä Luonnon tähtitiede. Tutkimusta johti Nantesin yliopiston planeetta- ja geodynaamisen laboratorion tutkija Gaël Choblet. Tutkimukseen osallistui NASA: n suihkukäyttölaboratorion, Charlesin yliopiston, maatieteiden instituutin ja yliopiston geo- ja kosmiokemian laboratorion jäseniä. Heidelbergistä.
Ennen Cassini Mission useat Enceladusin lentoribit, tutkijat uskoivat, että tämän kuun pinta koostui kiinteästä jäästä. Vasta havaittuaan räjähdysmäisen toiminnan he saivat ymmärtämään, että siinä oli vesisuihkuja, jotka ulottuivat aina sisävesinsä lämpimän veden valtamereen. Saatujen tietojen perusteella Cassini tutkijat pystyivät jopa tekemään koulutettuja arvauksia siitä, missä tämä sisäinen valtameri makasi.
Enceladus on suhteellisen pieni kuu, jonka halkaisija on noin 500 km (311 mi). Perustuu painovoiman mittauksiin Cassini sen sisämeren uskotaan sijaitsevan jäisen ulkopinnan alla 20-25 km: n (12,4-15,5 mi) syvyydessä. Tämä pintajää kuitenkin ohentuu noin 1 - 5 km: iin (0,6 - 3,1 mi) eteläisen napa-alueen yli, missä veden ja jäisten partikkeleiden suihkut sulaa halkeamien läpi.
Perustuen tapaan, jolla Enceladus kiertää Saturnusta tietyllä heilutuksella (alias. Libration), tutkijat ovat kyenneet arvioimaan valtameren syvyyttä, jonka he sijaitsevat 26-31 km: n päässä. Kaikki tämä ympäröi ydintä, jonka uskotaan koostuvan silikaattimineraaleista ja metallista, mutta joka on myös huokoinen. Kaikista näistä havainnoista huolimatta sisälämmön lähde on jäänyt avoimeksi kysymykseksi.
Tämän mekanismin olisi oltava aktiivinen, kun kuu muodostui miljardeja vuosia sitten, ja se on edelleen aktiivinen tänään (kuten nykyinen plumeaktiivisuus osoittaa). Kuten tohtori Choblet selitti ESA: n lehdistötiedotteessa:
"Se, missä Enceladus saa jatkuvan voiman pysyä aktiivisena, on aina ollut hieman salaperäinen, mutta olemme nyt pohtineet yksityiskohtaisemmin, kuinka kuun kivisen ytimen rakenteella ja koostumuksella voisi olla avainrooli tarvittavan energian tuotannossa."
Vuosien ajan tutkijat ovat spekuloineet, että Saturnuksen gravitaatiovaikutuksen aiheuttamat vuorovesivoimat ovat vastuussa Enceladuksen sisäisestä lämmityksestä. Tavan, jolla Saturnus työntää ja vetää kuun seuraaessaan elliptistä polkua planeetan ympärillä, uskotaan myös olevan se, joka aiheuttaa Enceladusin jäisen kuoren muodonmuutoksen aiheuttaen halkeamia eteläisen napa-alueen ympärille. Näiden samojen mekanismien uskotaan olevan vastuussa Euroopan sisäisestä lämpimän veden valtamerestä.
Jäässä vuoroveden kitkan tuottama energia on kuitenkin liian heikko tasapainottamaan merestä näkyvää lämpöhäviötä. Nopeudella, kun Enceladusin valtameri menettää energiaa avaruuteen, koko kuu jäätyisi kiinteästi 30 miljoonan vuoden sisällä. Samoin ytimen sisällä olevien radioaktiivisten elementtien luonnollinen hajoaminen (jota on ehdotettu myös muille kuille) on myös noin 100 kertaa liian heikko selittämään Enceladus-sisätilojen ja plume-toiminnan.
Tämän ratkaisemiseksi tohtori Choblet ja hänen ryhmänsä suorittivat Enceladus-ytimen simulaatioita selvittääkseen, millaiset olosuhteet voisivat mahdollistaa vuoroveden lämmityksen miljardien vuosien ajan. Kuten he toteavat tutkimuksessaan:
”Koska Enceladus-ytimen mekaanisille ominaisuuksille ei ole suoraa rajoitusta, harkitsemme laajaa parametrivalikoimaa luontaisten vuorovesien kitkanopeuden ja huokoisen virtauksen aiheuttaman veden kuljetuksen tehokkuuden karakterisoimiseksi. Enceladusin konsolidoitumatonta ydintä voidaan pitää erittäin rakeisena / pirstoutuneena materiaalina, jossa vuoroveden muodonmuutos liittyy todennäköisesti rakeiden väliseen kitkaan fragmenttien uudelleenjärjestelyjen aikana. "
He löysivät sen, että Cassini huomautusten perusteella, Enceladusin ydin tulisi tehdä tiivistämättömästä, helposti muovautuvasta, huokoisesta kalliosta. Tämä ydin pääsee helposti läpäisemään nestemäisellä vedellä, joka imeytyy ytimeen ja kuumenee vähitellen vuorovesien kitkan avulla liukuvien kalliokappaleiden välillä. Kun tämä vesi oli lämmitetty riittävästi, se nousee ylöspäin lämpötilaerojen vuoksi ympäristöönsä nähden.
Tämä prosessi siirtää lopulta lämpöä sisämereen kapeissa piiloissa, jotka nousevat tavata Enceladusin jäistä kuorta. Siellä saapuessaan se aiheuttaa pintajäätä sulaa ja muodostaa halkeamia, joiden läpi suihkut kulkevat avaruuteen, juoksevaa vettä, jäähiukkasia ja hydratoituja mineraaleja, jotka täydentävät Saturnin E-rengasta. Kaikki tämä on johdonmukaista Cassini ja on geofysikaaliselta kannalta kestävä.
Toisin sanoen, tämä tutkimus pystyy osoittamaan, että toiminta Enceladusin ytimessä voisi tuottaa tarvittavan lämmityksen globaalin valtameren ylläpitämiseksi ja piikkitoiminnan tuottamiseksi. Koska tämä toiminta on seurausta ytimen rakenteesta ja vuoroveden vuorovaikutuksesta Saturnuksen kanssa, on täysin loogista, että se on tapahtunut miljardeja vuosia. Joten sen lisäksi, että tarjotaan ensimmäinen johdonmukainen selitys Enceladusin pilareaktiivisuudelle, tämä tutkimus on myös vahva osoitus asettavuudesta.
Kuten tutkijat ovat ymmärtäneet, elämä menee kauan kestääkseen. Maapallolla arvioidaan, että ensimmäiset mikro-organismit syntyivät 500 miljoonan vuoden kuluttua, ja hydrotermisillä tuuletusaukkoilla uskotaan olleen avainasemassa prosessissa. Ensimmäisen monisoluisen elämän kehittyminen kesti vielä 2,5 miljardia vuotta, ja maalla sijaitsevat kasvit ja eläimet ovat olleet olemassa vain viimeisen 500 miljoonan vuoden ajan.
Siksi on erittäin rohkaisevaa tietää, että Enceladusin kaltaisilla kuilla - joilla on tarvittava kemia elämän tukemiseksi - on ollut tarvittavaa energiaa miljardeja vuosia. Voimme vain kuvitella, mitä löydämme, kun tulevat operaatiot alkavat tarkkailla sen juomia tarkemmin!
