Астрономы узнали, как на Энцеладе образуются трещины во льду

В 2006 году космический аппарат «Кассини» зафиксировал гейзеры, вырывающиеся из трещин «тигровых полос» вблизи южного полюса спутника Сатурна Энцелада. Новое исследование показывает, как расширяющийся лед во время тысячелетних циклов охлаждения иногда может расколоть ледяную оболочку спутника и выпустить его внутренний океан, обеспечивая возможное объяснение гейзеров.

Диаметр Энцелада составляет около 504 километров. Он покрыт льдом толщиной 20-30 километров, а температура его поверхности составляет около -201 по Цельсию.

Многолетние данные миссии НАСА «Кассини-Гюйгенс» предоставили доказательства существования глубокого океана из жидкой воды внутри ледяной оболочки.

Вода иногда вырывается в космос за счет непрерывного «криовулканизма».

Как такой маленький холодный мир может поддерживать такую ​​бурную геологическую активность, остается загадкой для ученых.

«Это привлекло внимание как ученых, так и широкой общественности», — сказал Макс Рудольф, доцент кафедры геофизики Калифорнийского университета в Дэвисе и ведущий автор нового исследования, опубликованного в Geophysical Research Letters.

Он и его коллеги использовали основанную на физике модель, чтобы составить карту условий, которые могут позволить трещинам с поверхности достичь океана и вызвать извержения.

Модель учитывает циклы потепления и похолодания, которые длятся в масштабе сотен миллионов лет и связаны с изменениями орбиты Энцелада вокруг Сатурна.

В течение каждого цикла ледяная оболочка претерпевает периоды утончения и периоды утолщения. По словам ученых, утолщение происходит за счет замерзания основания ледяной оболочки, которая растет вниз, как лед на озере.

Повышение давления

Давление, оказываемое этим расширяющимся вниз льдом на океан внизу, является одним из возможных механизмов, предложенных исследователями для объяснения гейзеров Энцелада.

По мере того как внешняя ледяная оболочка остывает и утолщается, давление на океан под ней увеличивается, потому что лед имеет больший объем, чем вода. Растущее давление также создает напряжения во льду, которые могут стать путями для жидкости, достигающей поверхности на расстоянии 20-30 километров.

Новое исследование показало, что давления океана, вероятно, будет достаточно, чтобы на поверхности Энцелада образовались трещины в виде тигриных полос.

Но давление никогда не будет достаточно большим, чтобы выдавить воду на поверхность, если принять во внимание как повышение давления в океане, так и тепловое сжатие — а это исключает появление гейзеров.

Механизм, впервые предложенный учеными в 2016 году, может объяснить извержения. Тогда исследователи предположили, что вода, попадающая в трещины, подвергается воздействию космоса — на Энцеладе нет атмосферы — и спонтанно закипает, когда попадает в вакуум.

Ученые говорят, что это согласуется с внешним видом поверхности Энцелада, на которой нет никаких признаков потоков криолавы, просачивающихся из трещин на поверхности.

Между тем, некоторые данные показывают, что на спутнике Юпитера Европе, еще одном ледяном мире, также могут происходить подобные извержения, хотя об активности, происходящей там, известно меньше.

Но этот механизм давления океана и спонтанного извержения не может объяснить криовулканизм, который может происходить на Европе.

Необходимы дальнейшие исследования и наблюдения за этой луной, чтобы определить потенциальные причины этих извержений. Ученые с нетерпением ждут миссии Europa Clipper, чтобы узнать больше о геологических процессах на Европе.