Американські планетологи перевірили гіпотезу про причини викидів води на супутнику Сатурна Енцеладі під впливом припливів. Вчені побудували тривимірні моделі розломів, з яких виривається рідка вода, вивчили періодичність активності цих гейзерів і виявили сильну кореляцію.
Схема взаємозв’язку між імпульсами, зумовленими приливами, зсувними рухами і струменевою активністю через приливний цикл. Відносно сильніше стиснення поблизу істинної аномалії = 30° зменшує лівосторонній рух порівняно з правостороннім рухом при істинній аномалії = 200°. Двовершинна й асиметрична мінливість зсувного руху, що виникає в результаті, корелює з яскравістю плюму на Енцеладі. Зсувний рух може періодично відкривати ліво- і правобічні вигини (показані в лівому нижньому і правому верхньому блоках кори), дозволяючи воді підніматися через крижаний панцир і живити струминну активність уздовж тигрових смуг. Графіки не відповідають масштабу / © Nature Geoscience, Alexander Berne et al.
Космічний апарат “Кассіні”, пролітаючи систему Сатурна 2005 року, зафіксував незвичайну активність на одному із супутників газового гіганта: з-під поверхневого льоду невеликого (500 кілометрів) супутника Енцелада виривалися струмені пари води. Гейзери локалізовані в районі південного полюса Енцелада, у чотирьох паралельних розломах, неофіційно прозваних “тигровими смугами”. Цей факт вказав на те, що під поверхнею супутника є рідка вода і, можливо, життя.
Подальший біохімічний аналіз парів показав наявність у цій воді аміаку, метану і вуглекислого газу, а моделювання на Землі переконливо довело присутність на Енцеладі спиртів, молекулярного кисню, азоту та інших речовин. Сам регіон “тигрових смуг” тепліший, ніж решта тіла супутника, а струмені води і частинок льоду постачають матеріалом кільце Е у Сатурна. Ці чотири тріщини, за деякими даними, могли виникнути після зіткнення з невідомим об’єктом, а причиною їхніх вивержень передбачався приливний вплив Сатурна.
Група планетологів з Каліфорнійського технологічного інституту в США вирішила перевірити цю версію. Вони побудували тривимірні моделі “тигрових смуг” і змоделювали приливний вплив, піддаючи крижану оболонку Енцелада впливу зовнішніх сил. Також вчені розрахували можливу деформацію розломів за постійних орбітальних періодів. Результати наукової роботи опубліковані в журналі Nature Geoscience.
Перше, що наводить на думку про приливний вплив, – це збіг циклів активності гейзерів і орбітального руху Енцелада навколо Сатурна. І там і там цей період дорівнює 32,9 години. Під час створення моделей автори роботи позначили товщину крижаної кори приблизно в 30 кілометрів, а в районі південного полюса – близько 10 кілометрів. З’ясувалося, що протягом свого орбітального періоду лід у розломах треться один об одного, час від часу розкриваючись і вивільняючи струмені рідкої води.
Відео деформації Енцелада, спричиненої приливними силами, за повний приливний цикл. Вгорі: південнополярні ортографічні проекції радіального зсуву на поверхні порівняно з моделями без “тигрових розломів”. Внизу: перспективний вид бічного ковзання вздовж розломів “тигрових смуг”: (A) Олександрія, (C) Каїр, (B) Багдад і (D) Дамаск. Для цього прикладу ми присвоюємо розломам “тигрових смуг” ? = 0,4 (коефіцієнт тертя). Розломи розглядаються зі 130° західної довготи, погляд спрямований вгору від 35° нижче горизонталі. Середнє значення аномалії (і відносна відстань Енцелада до Сатурна) відзначено вгорі / © Nature Geoscience, Alexander Berne et al.
Це призводить до двох піків активності гейзерів “тигрових смуг”. Перший виникає при істинній аномалії в 15 градусів (при погляді на південний полюс і орієнтації розломів на 30 градусів). У цей момент діє лівосторонній зсувний імпульс. Його сила слабшає до аномалії в 105 градусів.
Другий пік трапляється за правобічного зсувного імпульсу близько аномалії в 195 градусів. Періоди тертя корелюють із силою викиду води: пікова активність спостерігається при аномаліях у 30 і 200 градусів. Збігається і період низької активності за нульового тертя льодів при аномалії в 315 градусів. Однак ця кореляція залежить від коефіцієнта тертя – вчені побудували три моделі з трьома різними значеннями.
Також під час постійних циклів зсуву, як встановили дослідники, розломи не зміщуються, оскільки тиск льодів у цьому регіоні набагато сильніший за імпульс під час розкриття рифтів. А рідка вода, яка утворюється або під час тертя, або береться з підповерхневого океану, може додатково змащувати місця контактів у розломах і знижувати коефіцієнт тертя майже до нуля.
Крім цього, на думку планетологів, під час ударно-ковзних рухів льоду під час лівостороннього і правостороннього імпульсу створюється розтягнення окремих вигинів уздовж “тигрових смуг”. А завдяки цьому з глибинного океану піднімається вода, що нагадує подачу магматичного матеріалу під час вивержень вулкана. Також дослідники припустили, що періодичні тертя льодів уздовж “тигрових смуг” впливають на еволюцію рельєфу південної півкулі. Але деформації в цьому регіоні, ймовірно, стали наслідком безлічі процесів – зокрема приливних сил.
Вчені активно аналізують питання про активність і виверження з підлідного океану біля південного полюса Енцелада тому, що наявність багатьох сполук у викидах місцевих гейзерів вказує на можливість існування на цьому супутнику Сатурна найпростішого життя, яке чимось нагадує стародавніх хемоавтотрофів земних океанів.