Lokalizacja i kierunek 98 znanych gejzerów Enceladusa

0

Najnowsze dane z sondy Cassini pozwoliły na precyzyjne wyznaczenie lokalizacji i kierunku emisji materii z 98 gejzerów Enceladusa.


Enceladus jest jednym z najbardziej fascynujących obiektów w naszym Układzie Słonecznym. Jest to mały księżyc o średnicy około 500 km (dla porównania – nasz Księżyc ma średnicę prawie 3500 km), w całości pokryty lodem. Co ciekawe, na powierzchni Enceladusa jest stosunkowo niewiele kraterów. Sugeruje to, że powierzchnia tego księżyca jest dość młoda.

Lokalizacja znanych gejzerów na Enceladusie / Credits - NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Porco et al. 2014

Lokalizacja znanych gejzerów na Enceladusie / Credits – NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Porco et al. 2014

Taki był stan wiedzy do czasów misji sondy Cassini, która od 2004 roku krąży dookoła Saturna. W 2005 roku ta sonda wykryła aktywne gejzery w okolicach bieguna południowego Enceladusa. Kolejne obserwacje wykazały, że tych gejzerów jest przynajmniej kilkadziesiąt, a w strumieniach materii oprócz wody wykryto także azot, amoniak, różne proste węglowodory, dwutlenek węgla, a nawet chlorek sodu („sól kuchenna”). Dziś wiemy, że gejzerów jest około sto.

Gejzery są stale aktywne, choć wykryto zmienność w intensywności emisji materii w trakcie ruchu Enceladusa po orbicie wokół Saturna. Największa aktywność gejzerów następuje, gdy ten księżyc znajduje się w najdalszym punkcie orbity od Saturna, a najmniejsza – w najbliższym. Według naukowców, ma to związek z siłami pływowymi planety, które „rozciągają” i „ściskają” Enceladusa, tym samym otwierając i przymykając gejzery. Maksymalnie Enceladus emituje około 200 kg materii na sekundę ze swych gejzerów, w większości lodu wodnego.

Potencjalny wygląd oceanu skrytego pod pokrywą lodową Enceladusa / Credits - NASA

Potencjalny wygląd oceanu skrytego pod pokrywą lodową Enceladusa / Credits – NASA

Kolejna ważna informacja na temat Enceladusa pojawiła się w kwietniu 2014 roku i opierała się na danych uzyskanych podczas bliskich przelotów sondy Cassini. Informacje dotyczące pola grawitacyjnego i zjawisk geologicznych stanowiły ważną przesłankę o występowaniu ciekłej wody. Sonda zarejestrowała zaburzenia w miejscowym polu grawitacyjnym, spowodowane występowaniem zagłębień w południowym obszarze polarnym. Jednakże były one mniejsze w porównaniu do zarejestrowanych rozmiarów zagłębień w tym regionie. To prowadziło do wniosku, że pod lodową skorupą musi występować substancja o stosunkowo dużej gęstości, ograniczająca wielkość zaburzeń grawitacyjnych. Tą substancją jest woda w stanie ciekłym, około 7 procent gęstsza od lodu wodnego.

Wyliczenia wskazują, że pod warstwą lodu o grubości 30-40 km znajduje się ocean ciekłej i słonej wody o grubości do około 6 km. Ocean na Enceladusie prawdopodobnie ma zasięg lokalny, ograniczony jedynie do regionu bieguna południowego. Pozostała część tego księżyca jest prawdopodobnie w całości zamarznięta. W tej chwili jeszcze nie wiadomo, czy gejzery Enceladusa są połączone z podpowierzchniowym oceanem, czy też z innymi, płytszymi zbiornikami wody. Naukowcy jednak uważają, że szczeliny wewnątrz pokrywy lodowej Enceladusa powinny sięgać aż do podpowierzchniowego oceanu.

Lata badań rejonu bieguna południowego Enceladusa pozwoliły na precyzyjną lokalizację stu gejzerów. Co więcej, udało się także wyznaczyć kierunek emisji wody u 98 z tych stu gejzerów. Praca naukowa na ten temat została opublikowana w połowie tego roku na łamach czasopisma Astronomical Journal.

Opisane gejzery występują w czterech pasmach, które odpowiadają czterem głębokim żlebom na powierzchni Enceladusa (ich angielska nazwa to „tiger stripes”). Te żleby charakteryzują się wyższą temperaturą powierzchni od otoczenia (110-160 K względem ok. 70 K). Większość gejzerów emituje materię mniej więcej pionowo, lecz nie wszystkie. Kilka z gejzerów charakteryzuje się bardzo dużym kątem emisji materii, wyraźnie odbiegającym od pionu. Niewątpliwie ma to związek z ułożeniem szczelin gejzerów.

Co ciekawe, wysokość pióropuszów materii wydaje się być stała, niezależnie od pozycji Enceladusa na orbicie dookoła Saturna. Sugeruje to bardzo dużą prędkość uwalnianego lodu.

Obecność wody, źródła ciepła oraz prostych związków organicznych na Enceladusie oznacza, że na tym księżycu mogą panować odpowiednie warunki do powstania i utrzymania się życia. Jeśli proste organizmy rzeczywiście skrywają się w głębinach oceanu tego księżyca, wówczas próbki materiału wyrzuconego przez gejzery mogą zawierać ślady pozaziemskiego życia.

Aerożelowy kolektor pyłu kometarnego sondy Stardust / Credit: NASA

Aerożelowy kolektor pyłu kometarnego sondy Stardust / Credit: NASA

W zeszłym roku zaproponowano misję bezzałogową typu „sample return” w kierunku Enceladusa. Zadaniem tej wyprawy byłby przelot sondy przez strumień materii z gejzerów tego księżyca, przy wykorzystaniu kolektorów podobnych do tych użytych w misji Stardust (aerożel). Taka sonda byłaby w stanie zebrać świeże próbki materii z wnętrza Enceladusa i powrócić z nimi na Ziemię. Proponenci misji uważają, że w niedalekiej przyszłości będzie możliwe zbudowanie sondy przy stosunkowo niskim koszcie (wciąż liczonym w przynajmniej setkach milionów euro). Całkowity czas trwania wyprawy określono na około 15 lat (przy założeniu odpowiedniej konfiguracji planet do asyst grawitacyjnych), z czego 8,5 roku trwałby lot ku Saturnowi, 2 lata sonda spędziłaby na orbicie wokół tej planety a ostatnie 4,5 roku sonda spędziłaby w drodze powrotnej.

Jak na razie żadna z agencji kosmicznych nie zdecydowała się na finansowanie tej wyprawy, ale warto zauważyć, że środowiska naukowe coraz bardziej interesują się Enceladusem. Jest więc dość możliwe, że dojdzie do wyboru wyprawy ku Enceladusowi w ciągu najbliższych kilkunastu lat. Największą przeciwnością do realizacji takiej misji jest obecnie brak funduszy wszystkich dużych agencji kosmicznych, które jednocześnie muszą wykonywać inne ambitne (i drogie) programy.

Szkic sondy, która zebrałaby próbki materii z gejzerów Enceladusa / Credits - Raul Polit Casilas

Szkic sondy, która zebrałaby próbki materii z gejzerów Enceladusa / Credits – Raul Polit Casilas

Obserwacje gejzerów Enceladusa dokonane przez sondę Cassini tworzą nowe pytania dla naukowców. Przykładowo, lodowy księżyc Mimas, krążący bliżej Saturna, nie wykazuje takiej aktywności, choć niedawno wykryto potencjalne ślady podpowierzchniowego oceanu. Oba księżyce mają podobną wielkość, a Mimas doświadcza silniejszych sił pływowych. Czemu więc Mimas nie posiada gejzerów podobnych do tych na Enceladusie?

(NASA)

Enceladus z odległości ponad 830 tysięcy kilometrów - zdjęcie z kwietnia 2013 roku / Credits - NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Enceladus z odległości ponad 830 tysięcy kilometrów – zdjęcie z kwietnia 2013 roku / Credits – NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Przekaż dalej

Komentarze są wyłączone.