Podgrzewany ocean Enceladusa

Jeden z księżyców Saturna, Enceladus od dawna budzi ciekawość astronomów z powodu obserwowanych na jego powierzchni wybuchów gejzerów mieszaniny pary wodnej i lodu. Ta hydrotermalna aktywność Enceladusa jest powodowana tarciem skał o siebie przemieszczających się pod wpływem sił pływowych, czyli sił pola pola grawitacyjnego Saturna. Tarcie dostarcza tak dużą ilość ciepła, że wystarczy ona do podgrzania dużych ilości wody, która w postaci lodu pokrywa powierzchnię księżyca.

Artykuł opublikowany, przez Gaël Choblet z Uniwersytetu w Nantes we Francji i innych, w Nature Astronomy przedstawia dziś pierwszą koncepcję, która wyjaśnia kluczowe cechy tego księżyca o średnicy zaledwie 500 km, zaobserwowane przez międzynarodową sondę Cassini podczas jej misji, która zakończyła się we wrześniu.
Enceladus oblany jest w całości słonym oceanem pokrytym skorupą lodową o grubości 20-25 km, która staje się cienka na biegunie południowym (gdzie ma tylko 1-5 km grubości). Tam strumienie ziarenek lodu są wystrzeliwane przez szczeliny w lodzie pokrywającym ocean.

Cassini zbadał skład wyrzucanego materiału i okazało się, że zawierał on, oprócz wody, sole i pył krzemionkowy, co sugeruje, że przed wybuchem gorąca woda, o temperaturze co najmniej 90 ° C – rozpuszcza skałę w porowatym rdzeniu.

Zjawiska te wymagają ogromnej ilości ciepła, około 100 razy więcej niż można by uzyskać z naturalnego rozpadu pierwiastków radioaktywnych w skałach rdzenia księżyca, a także ze środka skupienia aktywności na biegunie południowym.

Uważa się, że efekt pływowy wywołany grawitacją Saturna leży u źródeł obserwowanych erupcji. To właśnie te siły deformując lodową powłokę, gdy księżyc krąży po eliptycznej orbicie wokół gigantycznej planety, są źródłem ciepła. Jednak energia wytworzona tylko przez tarcie pływowe byłaby zbyt mała, aby zrównoważyć straty ciepła oceanu – księżyc zamarzłby w ciągu 30 milionów lat.

Jak pokazał Cassini, księżyc jest niezwykle aktywny, co sugeruje, że jakiś inny mechanizm zapobiega zamarznięciu. Naukowcy zaczęli podejrzewać, że budowa i skład skalistego rdzenia księżyca mogą odgrywać kluczową rolę w generowaniu potrzebnej energii.

W przeprowadzonych symulacjach rdzeń składa się z luźnej, łatwo odkształcalnej, porowatej skały, przez którą woda może łatwo przeniknąć. W związku z tym chłodna, woda z oceanu może przedostać się do rdzenia i stopniowo się nagrzewać poprzez tarcie pływowe pomiędzy przesuwanymi fragmentami skał.
 
Woda krąży w rdzeniu, a następnie wznosi się, ponieważ jest gorętsza niż otoczenie. Wąskie strumienie gorącej wody oddziałują silnie ze skałami i docierają do znajdującego się powyżej dna chłodnego oceanu, gdzie tworzą gorące bąble. Szacuje się, że tylko jeden taki bąbel z dna morskiego uwalnia aż 5 GWh energii, co odpowiada w przybliżeniu rocznej energii geotermalnej zużywanej w Islandii.
Z gorących obszarów dna morskiego wypływają w górę strumienie wody rosnące z prędkością kilku centymetrów na sekundę. Te strumienie nie tylko powodują topnienie skorupy lodowej powyżej, ale mogą również przenosić małe cząstki z dna morskiego, przez całe tygodnie albo miesiące, które następnie są uwalniane w przestrzeń.

Modele komputerowe pokazują, że większość wody (i energii) powinna zostać wydalona z obszarów polarnych księżyca. Ciepło tworzone w całej objętości Enceladusa ma ujście jedynie w niewielkim obszarze jego bieguna, gdzie skorupa lodu jest stosunkowo cienka. Dzięki grubej izolującej warstwie lodu, ocean Enceladusa jeszcze nie zamarzł.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz