Як на Енцеладі з′явилися "тигрові смуги"

Нове дослідження показує фізику, що регулює тріщини, через які океанічна вода вивергається з-під крижаної поверхні місяця, створюючи на її південному полюсі незвичайні "тигрові смуги".

Дослідження проведене під керівництвом Дуга Хемінгуея з Інституту наук Карнегі, розповідають в цій організації.

"Вперше помічені місією Кассіні на Сатурн, ці смуги не схожі ні на що в нашій Сонячній системі, - пояснює Хемінгуей. - Вони паралельні і рівномірно розташовані, довжиною близько 130 кілометрів і 35 км одна від іншої. Що робить їх особливо цікавими, це те, що вони постійно вивергаються водяним льодом, навіть доки ми говоримо. Жодна інша крижана планета чи місяць не має нічого подібного."

Працюючи з Максом Рудольфом з Каліфорнійського університету, Девісом та Майклом Манга з Каліфорнійського університету в Берклі, Хемінгуей використовував моделі для дослідження фізичних сил, що діють на Енцелад, які дозволяють тигровим смугам утворитися і залишитися на місці. Їх висновки опублікував Nature Astronomy.

Команда була особливо зацікавлена в розумінні того, чому смуги присутні лише на південному полюсі місяця, але також прагнула з′ясувати, чому тріщини розташовані так рівномірно.

Відповідь на перше питання - випадковість, ніби підкидання монети. Дослідники виявили, що тріщини, які утворюють тигрові смуги Енцелада, могли утворитися на будь-якому полюсі, південний якраз випадково розколовся першим.

Енцелад зазнає внутрішнє нагрівання через ексцентриситет своєї орбіти. Іноді він трохи ближче до Сатурна, а іноді трохи далі, що призводить до того, що місяць трохи деформується - розтягується і розслаблюється - у відповідь на гравітацію планети-гіганта. Саме цей процес утримує місяць від повного замерзання.

Ключовим для утворення тріщин є той факт, що на полюсах місяця спостерігаються найбільші ефекти цієї гравітаційно-індукованої деформації, тому крижаний покрив найтонший над ними. У періоди поступового похолодання на Енцеладі частина підземного океану місяця замерзае. Оскільки вода розширюється як вона замерзає, коли крижана кора потовщується знизу, тиск у нижній частині океану збільшується, доки крижана оболонка зрештою не розколеться, створивши тріщину. Через порівняно тонкий льод полюси найбільш піддаються тріщинам.

Дослідники вважають, що тріщина, названа на честь міста Багдад, була найпершою. (Смуги названі місцями, про які йдеться в оповіданнях «Тисяча та одна ніч», також відомими як Аравійські ночі.) Однак вона просто не замерзла знову. Вона лишилася відкритою, дозволяючи океанічній воді вивергнутися з її розколини, що, в свою чергу, призвело до утворення ще трьох паралельних тріщин.

"Наша модель пояснює регулярну відстань між тріщинами", - сказав Рудольф.

Додаткові тріщини утворилися від ваги льоду та снігу, що накопичувались по краях багдадської тріщини, коли струмені води з підземного океану замерзали і падали донизу. Ця вага додала тиску на крижаний покрив.

"Це призвело до того, що крижаний покрив зігнувся достатньо для того, щоб утворилася паралельна щілина приблизно за 35 кілометрах", - додав Рудольф.

Те, що тріщини залишаються відкритими і вивергаються, також зумовлено припливними ефектами сили тяжіння Сатурна. Деформація місяця перешкоджає загоєнню ран - багаторазово розширюючи і звужуючи тріщини і змиваючи воду назовню та всередину - заважаючи льоду знову замерзнути.

Для більшого місяця його сила гравітації була б сильнішою і весь час перешкоджала б відкриттю додаткових зламів. Отже, ці смуги могли утворитися лише на Енцеладі.

"Оскільки саме завдяки цим тріщинам нам вдалося відібрати і вивчити підземний океан Енцелада, улюблений астробіологами, ми подумали, що важливо зрозуміти сили, які їх утворювали і підтримували, - каже Хемінгуей. - Наше моделювання фізичних ефектів, які зазнає крижана оболонка місяця, вказує на потенційно унікальну послідовність подій і процесів, які могли б забезпечити існування цих відмінних смуг."

Читайте ще цікаві новини про космос.