Nedávno jsme se rozloučili se sondou Cassini, která po 13 letech věrné služby na oběžnou dráhu Saturnu a jeho satelitů sestoupila přímo do propasti atmosféry obří planety. Důvodem tohoto velkého finále bylo varování před možností, že by Cassini narazilo do jednoho ze Saturnových měsíců - zejména do Encelada.
Enceladus je jedinečný svou oponou gejzírů a vnitrozemského oceánu. Dnes je tento malý ledový měsíc považován za potenciální stanoviště pro život, takže jsme ho nemohli nechat kontaminovat kosmickou lodí Cassini. Nový výzkum publikovaný v Nature Astronomy naznačuje, že tento oceán existuje pod povrchem Enceladus po velmi dlouhou dobu - dostatečně dlouho, aby poskytl všechny podmínky pro rozvoj života.
Gejzíry Enceladus jsou emise slaných směsí vody a ledu se stopami oxidu uhličitého, amoniaku, metanu a dalších uhlovodíků, které vycházejí z trhlin v jižní polární oblasti Enceladus. Právě kvůli těmto gejzírům se vědci rozhodli, že Enceladus musí mít podpovrchový oceán a že tento oceán je aktivní (konvektivní). Následné pozorování ukázalo, že v emisích byl přítomen vodík, což vedlo k dalšímu závěru o hydrotermální aktivitě - chemických reakcích v důsledku interakce vody a horniny. Vědci však nebyli schopni vysvětlit, jaký druh zdroje tepla by mohl vést k této činnosti.
S dalšími pozorováními záhada chybějícího zdroje tepla jen zesílila. Gejzíry jsou spojovány s takzvanými „tygřími pruhy“- souborem čtyř paralelních zlomů na povrchu, 100 kilometrů dlouhých a 500 metrů hlubokých. Tyto pásy jsou teplejší než zbytek ledové kůry, takže to měly být praskliny v ledu. V oblasti tygřích pruhů nejsou téměř žádné impaktní krátery, takže musí být velmi mladé, řádově milion let. Jakýkoli model, který by mohl vysvětlit zdroj tepla, by také musel brát v úvahu jeho soustředěnou povahu - světový oceán, ale proč je aktivní pouze jižní polární oblast?
Již několik let po sobě dávají vědci přednost vysvětlení „přílivového ohřevu“- výsledku interakce těles planetárních velikostí. Například přílivová interakce s naším vlastním měsícem je zodpovědná za příliv a odliv vody na Zemi. Enceladus je v orbitální rezonanci s měsícem Dione, který ovlivňuje tvar oběžné dráhy Enceladus kolem Saturnu. Tento vliv však nestačí k vysvětlení síly potřebné k udržení gejzírů v činnosti - asi 5 GW. To by stačilo na město o velikosti Petrohradu.
Porézní jádro
Propagační video:
Vědci se přiblížili k vyřešení hádanky, když se podívali na vnitřní strukturu Enceladu. Tento měsíc má dostatečně nízkou hustotu, že je složen převážně z ledu s malým pevným jádrem. Toto bylo zvažováno po mnoho let, protože Voyager 2 pořídil první snímky Encelada a určil jeho poloměr a poté jeho objem. Enceladův gravitační tah na Cassini umožnil odhadnout hmotnost měsíce a odvodit hodnotu hustoty těla. Měření Cassini také ukázala, že jádro má nízkou hustotu, což umožňuje dospět k závěru, že jádro je porézní s póry vyplněnými ledem.
Nová série výpočtů vyplňuje póry jádra spíše vodou než ledem, protože slapové síly spojené s vodou v pórech jsou více než dost na to, aby vysvětlily, jak se generuje teplo Enceladus. Model je vynikající v tom, že vysvětluje nejen pórovitost jádra, ale také jeho propustnost (jak snadno kapalina prochází) a pevnost (praskne, když kapalina projde?).
Kombinace všech těchto parametrů do jedné rovnice umožňuje jeho vyřešení vytvořením elegantního modelu toku tepla uvnitř Enceladus.
Autoři práce vytvářejí trojrozměrný obraz toho, kde a kdy je teplo slapových pohybů v porézních prostorech přenášeno do podpovrchového oceánu. Distribuce tepla v jádru není rovnoměrná, ale spíše v procesu spojených úzkých nadzemních bytových jednotek, zejména na jižním pólu. A protože zdroje tepla (které dosahují 85 stupňů Celsia) jsou tak koncentrované, musí být v jejich blízkosti zvýšena hydrotermální aktivita, což vysvětluje vodík v erupcích.
A konečně, pozoruhodným pozorováním, které lze provést při analýze tohoto modelu, je to, že množství tepla generovaného vnitřním přílivem je dostatečné k udržení podzemního oceánu Enceladus po miliardy let. Vyvstává další otázka: co to všechno znamená pro život na Enceladu? Teplý světový oceán, který existuje již několik miliard let, by se stal nádhernou kolébkou pro život - na Zemi trvalo jen 640 milionů let, než přešel z formy mikrobů na savce. Samotný Enceladus bohužel může být docela mladý - mohl vzniknout jen před 100 miliony let. Je dost času na život?
Možná. Život na Zemi se s největší pravděpodobností formoval několik stovek milionů let v mnohem náročnějších podmínkách těžkého bombardování. Ale pak trvalo dalších 3500 milionů let, než se rozšířily oblasti jejího vlivu. Možná to bude budoucnost Enceladu. Možná se tento satelit nestane planetou opic, ale planetou mořských panen?
Ilya Khel