Dodano: 04 styczeń 2022r.

Skąd gejzery na Enceladusie?

Wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w 1997 roku sonda Cassini była wspólnym przedsięwzięciem NASA, ESA oraz włoskiej ASI. Do Saturna doleciała siedem lat później. W 2005 roku zbliżyła się do Enceladusa – jednego z księżyców gazowego olbrzyma. Dostrzegła wówczas cienką atmosferę oraz gejzery wypluwające m.in. parę wodną, które rozpaliły wyobraźnię astronomów. Wskazywały one bowiem, na występowanie wody w stanie ciekłym pod lodową skorupą Enceladusa. Jednak naukowcy z Dartmouth College na spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej zasugerowali, że woda może pochodzić nie z podpowierzchniowego oceanu, a z kieszeni czy szczelin w lodowej skorupie księżyca.

Gejzery na Enceladusie

 

Podpowierzchniowy ocean sprawia, że ​​Enceladus jest jednym z najlepszych miejsc do poszukiwania życia w Układzie Słonecznym. Koncepcje przyszłych misji na Enceladus opierają się na założeniu, że pobranie próbek materii wyrzucanej z gejzerów będzie łatwe i pozwoli na bezpośrednie testowanie zawartości oceanu znajdującego się pod lodem, bez konieczności wiercenia lub topienia lodu, by dostać się do wody. Ale nowe symulacje sugerują, że odkryta przez Cassini woda może pochodzić z powierzchni księżyca, a nie z podpowierzchniowego oceanu. Nie zmienia to faktu, że pobieranie i testowanie próbek w ewentualnych przyszłych misjach nie powinno nastręczać trudności, jednak jak wskazał Jacob Buffo z Dartmouth College „to może nie być taka sama chemia, jak w oceanie”.

Sonda Cassini

Gdy w 2005 roku sonda przekazała zebrane dane na Ziemię, uczeni zastanawiali się, czy wypluty przez gejzery strumień pochodzi z lodowej powierzchni Enceladusa, gdzie tarcie spowodowane trzęsieniami może stopić lód i pozwolić mu uciec jako para wodna w kosmos. Jednak późniejsze dane zebrane przez Cassini przekonały większość naukowców, że gejzery pochodzą z pęknięć w lodowej skorupie księżyca, które sięgają aż do słonego, podpowierzchniowego oceanu.

Colin Meyer z Dartmouth College przyznał podczas spotkania Amerykańskiej Unii Geofizycznej, że jednym z najbardziej przekonujących dowodów na istnienie podpowierzchniowego oceanu na Enceladusie był fakt, że pióropusze zawierają sole. Pierwsze koncepcje wyjaśniające obecność wody poprzez tarcie wywołane trzęsieniami nie mogły poradzić sobie z występowaniem właśnie soli. Sugerowały, że wszelkie sole ze stopionego lodu pozostaną na powierzchni, gdy woda ucieknie w kosmos, jak warstwa soli na skórze pozostawiona po pocie podczas intensywnego wysiłku.

Ale Meyer, którego zainteresowania naukowe skupiają się wokół fizyki lodu morskiego na Ziemi, zdał sobie sprawę, że powstałe w wyniku topnienia zbiorniki wody w skorupie lodowej mogą koncentrować sole i inne związki. Wraz z zespołem skorzystał z symulacji komputerowych opracowanych do badania lodu morskiego na Ziemi do obserwowanych warunków lodowych na Enceladusie. Zespół odkrył, że różne procesy na Enceladusie mogą z łatwością generować kieszenie wodnej papki w lodowej skorupie i wypuszczać ich zawartość w przestrzeń kosmiczną, wraz z solami i wszystkim innym, co zawierają.

Co z podpowierzchniowym oceanem?

- To nie znaczy, że Enceladus nie ma oceanu, prawie na pewno ma - mówi Meyer. Jednak implikacje wyników symulacji mogą być niezwykle istotne zwłaszcza dla proponowanych misji poszukiwania życia na Enceladusie.

- Jeśli wykryte pióropusze materii nie pochodzą z oceanu, naprawdę zmieni to naszą perspektywę na to, co mówią nam o wnętrzu Enceladusa. A to wielka sprawa – zaznacza Emily Martin z Smithsonian National Air and Space Museum w Waszyngtonie, która nie była zaangażowana w prace.

Obecność pióropuszy pary wodnej pochodzącej bezpośrednio z oceanu wymagałaby pęknięć całej skorupy księżyca. Jednak jak wskazują uczeni z Dartmouth College, dobowe naprężenia są niewystarczające do powstania takich pęknięć w lodowej skorupie.

Enceladus

Enceladus to stosunkowo mały księżyc Saturna. Ma 504 kilometry średnicy. Jest szósty pod względem wielkości naturalnych satelitów tej planety. Odkryty został w 1789 roku przez niemieckiego astronoma Williama Herschela. Jest to bardzo ciekawy obiekt. W całości pokryty jest lodem. To oznacza, że ma największe albedo (stosunek ilości promieniowania odbitego do padającego) w całym Układzie Słonecznym.

Dotychczasowe ustalenia sugerują też, że pod jego lodową skorupą znajduje się ogromny, słony ocean, który obejmuje cały księżyc, a jego głębokość może sięgać nawet 60 kilometrów. Źródłem ciepła utrzymującym wodę w stanie ciekłym może być ogrzewanie pływowe powstające w wyniku zmiany kształtu ciała niebieskiego przez grawitację innego podobnego obiektu. Pomiary z sondy Cassini wskazały też, że pióropusze wydają się być wynikiem aktywności hydrotermalnej na dnie oceanu. To oczywiście rozgrzało wyobraźnię i doprowadziło do debaty na temat tego, czy w oceanie na księżycu mogą panować warunki sprzyjające powstaniu życia.

W pióropuszach materii wyrzucanej z Enceladusa naukowcy znaleźli m.in. azot i tlen, które odgrywają kluczową rolę w wytwarzaniu złożonych cząsteczek aminokwasów, które służą jako budulec białek. Bez białek życie, jakie znamy na Ziemi, nie mogłoby istnieć. Uczeni znaleźli w nich także wodór, dwutlenek węgla oraz metan.

 

Źródło: American Geophysical Union, Science News, fot. NASA/JPL/Space Science Institute