Лава-лампа энцелад подгадала свой ослепительный миг аккурат для людей
Космические фонтаны из водяного льда, смеси и пара вторых веществ, поднимающиеся над равнинами луны Сатурна, в далеком прошлом интригуют экспертов. Не желают сходиться уравнения, обрисовывающие энергетику этого мира, столь удалённого от Солнца. Но всё поднимается на собственные места, в случае если учесть новое открытие: волнующая активность Энцелада по геологическим меркам – мимолётный эпизод.
Более четырёх лет прошло с момента, в то время, когда астрологи сильно удивились, выяснив, что широкий регион недалеко от южного полюса Энцелада градусов на пять-десять теплее всей другой поверхности спутника, а в отдельных собственных точках и вовсе на все 100 градусов (другими словами его температура в том месте доходит до 180 кельвинов). Для сатурнианской луны, вычисляй, настоящая жара. Исчерпывающего объяснения этому явлению до сих пор не существовало.
Жара-тайная царит в сердцевине сети огромных разломов, известных как тигровые полосы. Из последних на тысячи километров вверх бьют фонтаны, состоящие преимущественно из водяной ледяной крошки, но которые содержат кроме этого богатый комплект веществ, а также – органику.
Ещё в 2007-м все эти подробности удалось связать в более-менее стройную картину, но в ней не хватало главного звена: объяснения энергетической подпитки для того чтобы криовулканизма, поскольку для неё требуется источник энергии мощностью, как минимум, в шесть гигаватт.
Космический аппарат Cassini уже выполнил пара эффектных (по результатам ) сближений с Энцеладом, и ещё два ему предстоят в этом году. На схеме продемонстрированы траектории зонда в координатах (шкалы в километрах), связанных с ледяной луной (иллюстрация NASA/JPL/SwRI/SSI).
Ведущей версией стало приливное трение в живой коре спутника, владеющего эллиптической орбитой. Не смотря на то, что Энцелад обращён неизменно одной стороной к Сатурну (как Луна к Земле), последний в его небе легко смещается с запада на восток и обратно по мере бега спутника. И ещё у Энцелада имеется резонанс (2:1) с орбитальным обращением луны Дионы.
Всё это может поставлять энергию ледяной «обёртке» отечественного храбреца и поддерживать при плюсовой температуре его солёный подлёдный океан.
Увы, по последним оценкам, мощность «приливной грелки» примерно на несколько порядков ниже, чем требуется для замечаемой активности. Учёные пришли к тому, с чего и начали — луны и фонтаны необъяснимы.
Сейчас же значительное уточнение картины взяли Крейг О?Нилл (Craig O?Neill) из австралийского университета Маккуори (Macquarie University) и Френсис Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета в Санта-Круз. Они выстроили и проиграли на компьютере подробнейшую модель внутренностей Энцелада и его «плитотектоники». И пускай это всего лишь расчёт, составлен он комплексно, со всеми данными, собранными Cassini за пара лет работы в совокупности Сатурна.
Это впечатляющее изображение (смонтированное из 28 отдельных кадров) южного региона Энцелада Cassini взял в октябре 2008 года. Прекрасно видны бессчётные хребты и ледяные разломы, выделяющие «неспокойную» часть луны на фоне геологически куда более ветхого северного полушария.
Центру кадра соответствует точка в 64 градуса южной градуса и 284 широты западной долготы.Главные фонтанирующие разломы видны ниже центра снимка в правой его части (недалеко от терминатора). Самый же заметный разлом – Labtayt – лежит в верхней части снимка, его глубина, к слову, достигает одного километра (фото NASA/JPL/Space Science Institute).
Ниммо удалось узнать ответ на вопрос, заданный им самим полтора года назад: тогда его коллеги и учёный установили, что океан Энцелада неуклонно идёт к замерзанию. По уточнённым данным, темп тепловых утрат на спутнике превышает скорость поставки энергии от приливов в 3,5 раза как минимум. И это, казалось, убивало идею приливной генерации фонтанов – за счёт чего они трудятся?
Сейчас догадку удалось вернуть к судьбе а также свести в энергетике маленькой планетки дебет с кредитом. Для этого, как гласит пресс-релиз Лаборатории реактивного перемещения (JPL), учёным было нужно прибегнуть к аналогии с лава-лампой.
По новой модели тепло в недрах спутника формирует территорию тёплого льда, отдельные (самые нагретые) пузыри которого, будучи чуть менее плотными, чем лёд холодный, начинают весьма медлительно подниматься вверх, как будто бы капли парафина в лавовой лампе. В один момент они вытесняют более плотный лёд вниз.
Понятие «тёплый» тут, само собой разумеется, довольно. По вычислениям авторов изучения, температура этих пузырей образовывает около нуля по шкале Цельсия. Но это большое количество в сравнении с простым льдом вне территории тигровых полос, что у поверхности спутника имеет температуру -193 °C.
По мере подъёма «лавовые» ледяные пузыри начинают таять, в них формируется всё больше и больше жидкости. Трение стен разломов вблизи поверхности луны (подвижности коры содействует, само собой разумеется, глубинный океан, отделяющий ледяной панцирь спутника от каменного ядра) додаёт тепла этим пузырям, из которых и начинаются фонтаны.
Схема «работы» внутренностей южного полярного региона Энцелада по версии Ниммо. Подробности изучения раскрывает статья в Nature Geoscience (иллюстрация NASA/JPL).
Принципиально важно, что прибытие очередных порций подогретых ледяных пузырей к поверхности спутника происходит иногда, так же как и в лава-лампе мы можем замечать регулярные смены у её вершины больших пузырей парафина.
По компьютерной модели выходит, что «перевороты», перепахивающие и обновляющие часть поверхности Энцелада, длятся всего 10 миллионов лет любой, а эти активные эры разделяют полосы штиля, продолжающиеся от 0,1 до 1-2 миллиардов лет. В паузах луна копит приливную энергию, не расходуя её почём напрасно.
Данный «аккумулятор» и несёт ответственность за сегодняшний всплеск активности спутника, не обращая внимания на низкий средний темп поступления приливной энергии (по многим причинам «тяготеющей» к югу спутника). Легко криовулканизм на ледяной луне трудится всего 0,5-10% от общего времени существования спутника, да и «включался» он, возможно, считанные разы. «Cassini, наверное, поймал Энцелад в середине отрыжки», — образно пояснил открытие Френсис.
Ну а эта «революционная активность», со своей стороны, растолковывает громадное различие в возрасте поверхности Энцелада в его северном полушарии (4,2 миллиарда лет), на экваторе (от 170 млн до 3,7 млрд лет) и на юге (0,5-100 млн). Кстати, по численной модели одно такое событие обновляет от 10% до 40% поверхности Энцелада, что согласуется с площадью нынешнего активного региона на юге (10% от общей поверхности).
Мозаика из снимков тигровых полос, выполненных на протяжении пролёта Cassini около Энцелада 31 октября 2008-го. Не смотря на то, что серия кадров сделана далеко не в самой близкой к луне точке траектории, разрешение последовательности кадров в оригинале достигает приблизительно 12 метров на пиксель, что разрешило учёным раскрыть много подробностей строения трещин в ледяной оболочке спутника Сатурна.
Самый большой разлом на верхнем изображении – Багдад, на нижнем – Дамаск (фотографии NASA/JPL/Space Science Institute).
Механизм регулярных, притом достаточно редких «трагедий», перемежающихся с долгими эрами «застоя», косвенно играется на руку и тому предположению, что сами тигровые полосы могут быть куда более динамичными и молодыми образованиями, чем окружающий их тёплый район.
По крайней мере, по некоторым оценкам (основанным на скорости деградации поверхностного льда под действием космических лучей), данным разломам возможно всего от 10 до 1000 лет, что по меркам срока судьбы луны Сатурна — легко миг. Необходимо ли пояснять, как обширно при таких условиях исследователям чудес космоса улыбнулась Фортуна?
