Астрономия

Как луна Сатурна получила свои полосы

Измученная поверхность Луны Сатурна Энцелад включает четыре разлома, иногда называемые «тигровыми полосами», около его южного полюса.

Астрономы изо всех сил пытались понять происхождение параллельных трещин на ледяной луне Сатурна Энцелад, известной как “тигровые полосы”, из которых вода-лед извергается в космос. Теперь, единственное объяснение связывает все части вместе.

Луна Сатурна Энцелад славится своими извергающими воду гейзерами, внешними признаками подземного соленого океана. Но область, в которой находятся гейзеры - область так называемых «тигровых полос», выгравированных в ледяной коре, - давно озадачивала астрономов.

Параллельные полосы, расположенные примерно в 35 километрах друг от друга, расположены только на Южном полюсе Луны, и они не похожи ни на какие особенности, обнаруженные на других ледяных лунах. Ни один сценарий одновременно не объяснил все характеристики полос.
Теперь Дуглас Хемингуэй (Институт науки Карнеги и Калифорнийский университет в Беркли) и его коллеги публикуют объяснение в Nature Astronomy, которое охватывает все основы.

Каскадные трещины

Идея проста в концепции: как только трещина образуется в ледяной коре Энцелада, она создает каскад трещин рядом с ним.

Энцелад, как известно, проходит через периоды охлаждения, которые сгущают его ледяную кору. По мере того как его подземный океан замерзает, он расширяется, оказывая давление изнутри. Поскольку кора Энцелада тоньше всего на его северном и Южном полюсах, где гравитационное притяжение Сатурна создает наибольшее тепло, именно там кора разрушается, когда начинает распадаться.

Эта карта показывает активную южную полярную область Луны Сатурна Энцелад. Длинные, линейные, голубоватые черты - это трещины «тигровой полосы», из которых вырывается поток водяного пара и других молекул. Белые кружки и кресты представляют местоположения, определенные учеными как местоположения источников для десятков гейзоподобных струй вдоль трещин. Красная кривая - наземный трек Кассини, пролетевший 28 октября 2015 года во время ближайшего сближения корабля.
NASA / JPL-Caltech / Институт космических наук / CICLOPS / Porco et al., Astronomical Journal, 2014

Хемингуэй и его коллеги предполагают, что полоса Багдад-Сулкус, которая прорезает непосредственно через географический южный полюс, образовала таким образом трещину на поверхности, которая в конечном итоге проникла сквозь ледяную раковину. Вода заполняет большую часть трещины, кипя на вершине, как гейзер, где она встречается с вакуумом.

Эта первая трещина сняла давление с охлаждающего, расширяющегося океана-вот почему на Северном полюсе нет подобных трещин. Но гейзер, извергающийся из-за этого разлома, выливает ледяной лед на его бока, со временем создавая гряды с обеих сторон. Гребень становится достаточно тяжелым, чтобы изгибаться и, в конце концов, ломать ледяную кору, создавая еще одну трещину на определенном расстоянии - 35 километров - от первого.

Этот процесс продолжал создавать полосы в симметричных парах вокруг Багдадской Салкуса: сначала Каир и Дамаск, затем Александрия и особенность, неофициально названная «E.» В конце концов, однако, каскад заканчивается, потому что не хватает извержения «снега», чтобы построить гребни или потому что ледяная кора становится достаточно толстой, чтобы не сгибаться и не ломаться.

Макрофотография четырех трещин (названных «тигровыми полосами») возле южного полюса Энцелада (белый крест). Это источник его газовых частиц. Синие оттенки на изображении Кассини в ложном цвете указывают на ледяную поверхность, покрытую крупными зернами и валунами.
НАСА / JPL / Институт космических наук / CICLOPS

Все в одном

Ученые высоко оценивают этот всеобъемлющий сценарий. "[Это исследование] загоняет множество наблюдений за южнополярным рельефом Энцелада и его Гейзерной активностью с довольно простой идеей”, - говорит Каролин Порко (Институт космических наук), которая не участвовала в исследовании, но возглавила команду Cassini imaging, которая обнаружила полосы.

Шлейфы Энцелада, захваченные с поверхности Луны космическим аппаратом Cassini на расстоянии 14 000 километров (9 000 миль) в 2010 году.
NASA / JPL / Институт космических наук / CICLOPS

Франк Постберг (Свободный университет Берлин), эксперт по Энцеладу, который также не участвовал в этом исследовании, соглашается: “Я думаю, что это еще одна важная "веховая" статья, которая решает одну из давних загадок Энцелада, озадачивающих нас с момента открытия Кассини в 2005 году.”

Не только это, добавляет Постберг, но и объяснение, которое предлагают авторы, также объясняет, почему такие регулярные переломы возникают только на Энцеладе, а не на других ледяных лунах.

Хемингуэй объясняет, что трещины могут образовываться только в ледяных мирах со слабой гравитацией. “После того, как вторичный перелом начинает формироваться, нагрузка (снег, накопленный на краю предыдущей трещины) все еще там”, - объясняет он. “Эта нагрузка должна поддерживаться все более и более ломкой и, следовательно, более слабой ледяной оболочкой”. Поэтому, когда трещина образуется, она прорывается сквозь лед, если что-то не противодействует стрессу. В то время как крошечный Энцелад не обладает достаточной силой тяжести, чтобы удерживать трещину вместе, другие ледяные луны - такие как Европа, Каллисто и Ганимед - делают это.

Новый сценарий может помочь ученым понять другие аспекты геологии Энцелада. Порко, например, взволнован, чтобы увидеть, может ли этот процесс для создания регулярно расположенных трещин также объяснить регулярно расположенные гейзеры в этих трещинах. “Я уже давно подозреваю, что расстояние между гейзерами связано со структурой ледяной оболочки”, - добавляет Порко. “Это может быть намек на то, как именно это происходит.”

Back to top button