Поиски жизни в нашей Солнечной системе приводят искателей в странные места. С нашей точки зрения, покрытая льдом луна, вращающаяся вокруг газового гиганта далеко от Солнца, может показаться странным местом для поиска жизни. Но подо всем этим льдом скрывается огромный океан. Несмотря на огромное расстояние между Луной и Солнцем и толстую ледяную шапку, вода теплая.
Конечно, мы говорим об Энцеладе, и его теплый соленый океан, в некоторых отношениях очень похожий на земной, убирает часть странностей.
Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна, и космический корабль Кассини наблюдал его во время своей миссии в систему Сатурна. Ученые обнаружили, что за одно из колец Сатурна ответственны шлейфы воды, исходящие из южного региона Энцелада. Они также обнаружили, что вода соленая. Любое место, где мы находим теплую, соленую воду, сразу же привлекает наше внимание, даже если оно покрыто километрами льда и находится в 1,5 миллиардах километров от животворящего Солнца.
Ведется много разговоров о будущей миссии на Энцелад для более детального исследования Луны и ее океана, потенциально поддерживающего жизнь. Но до тех пор ученые работают со своими текущими данными и используют модели и симуляции, чтобы лучше понять Луну.
Наиболее отличительными особенностями поверхности Энцелада являются его тигровые полосы. Это четыре параллельные линейные впадины на поверхности Луны длиной около 130 км, шириной 2 км и глубиной 500 метров. Их температура выше, чем в окружающей среде, что указывает на активность криовулканизма. Полосы являются источником шлейфов Энцелада.
Новое исследование предполагает, что сдвиговые разломы на выдающихся объектах Луны Тигровой полосы позволяют шлейфам воды с Энцелада уходить в космос. Оно опубликовано в журнале Nature Geoscience и озаглавлено «Реактивная активность на Энцеладе связана с приливно-сдвиговым движением вдоль полос тигра». Ведущий автор — Александр Берн, докторант геофизики Калифорнийского технологического института.
Шлейфы над Тигровыми полосами не стабильны и не непрерывны. Они увеличиваются и уменьшаются по мере того, как Луна движется по своей 33-часовой орбите вокруг Сатурна. Приливный нагрев сохраняет воду на Луне в жидкой форме, и, по мнению исследователей, те же приливные силы ответственны за прерывистые шлейфы. Теория показывает, что приливные силы открывают и закрывают разломы в Тигровых Полосах, как дверь лифта, и это включает и выключает шлейфы.
Однако эти теории не могут точно предсказать время пиковой яркости шлейфов. Они также показывают, что одни только приливные силы не обеспечивают достаточно энергии для открытия и закрытия разломов.
Это исследование углубляет вопрос и дает ответ. Авторы говорят, что сдвиги в Тигровых Полосах не действуют как дверь лифта, а открываются и закрываются, регулируя активность шлейфа. Это похоже на то, что происходит на Земле в таких местах, как разлом Сан-Андреас. Это сдвиговый разлом, при котором одна сторона пересекает другую, вызывая землетрясения. Важнейшей частью этого является то, что сдвиги требуют меньше энергии, чем сценарий открытия и закрытия лифта.
Модели более эффективны, поскольку в них подаются более подробные и точные данные. Берн и его коллеги построили численную модель, которая имитирует сдвиговые разломы на Энцеладе. Они включали силы трения, силы сжатия и силы сдвига. Численная модель показала разломы, действующие совместно с меняющимися шлейфами. Это убедительно свидетельствует о том, что орбита Энцелада и приливные силы, действующие на Луну, заставляют сдвиги открываться и закрываться.
Tiger Stripes имеют изогнутые секции, которые при напряжении раздвигаются. Поскольку они согнуты, при их скольжении появляется отверстие. Шлейфы исходят из этих отверстий.
Работа исследовательской группы и предыдущие исследования «Тигровых полос», проведенные Лабораторией реактивного движения НАСА, подтверждают идею о том, что шлейфы возникают в результате этих сдвигов.
«Теперь у нас, похоже, есть как геологические, так и геофизические основания подозревать, что струйная активность происходит при разрыве вдоль тигровых полос Энцелада», — сказал ведущий автор Берн.
Энцелад привлекает большую часть внимания из-за своего потенциала поддержания жизни. Сами по себе шлейфы не являются частью того, что нужно жизни, но они являются окном в потенциальную обитаемость Луны.
«Чтобы жизнь могла развиваться, условия для обитания должны быть подходящими в течение длительного времени, а не только на мгновение», — сказал соавтор исследования Марк Саймонс, профессор геофизики в Калифорнийском технологическом институте. «На Энцеладе нужен долгоживущий океан. Геофизические и геологические наблюдения могут предоставить ключевые ограничения на динамику ядра и коры, а также на степень активности этих процессов с течением времени».
Чтобы понять Энцелад, предстоит проделать еще много работы. На Земле спутники могут отслеживать движение сдвигов и использовать их для лучшего понимания землетрясений. Как только мы доставим космический корабль на Энцелад, он сможет сделать то же самое.
«Детальные измерения движения вдоль полос тигра необходимы для подтверждения гипотез, изложенных в нашей работе», — говорит Берн. «Например, теперь у нас есть возможность отображать сдвиги разломов, такие как землетрясения, на Земле, используя радиолокационные измерения со спутников на орбите. Применение этих методов на Энцеладе должно позволить нам лучше понять перенос материала из океана на поверхность, толщину ледяной корки и долгосрочные условия, которые могут позволить жизни формироваться и развиваться на Энцеладе».
Когда мы доставим космический корабль на Энцелад, он сможет отслеживать разломы и струи на нескольких орбитах. Это позволит исследователям проверить свои предсказания.
«Эти наблюдения могут предоставить ключевые ограничения на механическую природу земной коры, приливной контроль над струйной активностью и эволюцию южнополярного ландшафта», — заключают авторы.
