Все о космосе

Энцелад. Извержения воды на Энцеладе

Похоже, ученым удалось разга­дать загадку высокой повер­хностной яркости спутника Сатурна Энцелада. В очередной раз им помогла информация, полученная зондом Cassini, который 14 июля прошел в 175 км от поверхности спутника (это примерно треть его диаметра).

В инфракрасных лучах около южного полюса видны структуры, названные "тигриными полосами" (на снимке они выделены синим цветом), длиной до 130 км. Они имеют более высокую температу­ру, чем окружающая поверхность, а их спектральные характеристики делают их похожими на обычный земной снег или лед. На Земле, под защитой атмосферы, мы привыкли иметь дело с кристалличес­кими формами льда, но в условиях вакуу­ма под действием космических лучей лед с течением времени превращается в свою аморфную форму, имеющую, в частности, меньшую отражательную способность.

Данные бортового масс-спектрометра показали, что в области полос над Энце-ладом наблюдается повышенная концен­трация водяного пара и ледяных частиц. Единственное логичное объяснение этого обстоятельства таково: полосы на самом деле представляют собой разломы в коре спутника, через которые в космическое пространство из его горячих недр изверга­ется их главная составляющая — вода — в газообразной форме. Частично она на­мерзает в виде инея на краях разломов, частично выпадает на другие участки по­верхности, а часть ее, ускользнув из сфе­ры притяжения спутника, может пополнять материалом сатурнианские кольца.

Самой большой неожиданностью для ученых стала внутренняя активность у такого сравнительно небольшого небес­ного тела, каким является пятисотки­лометровый Энцелад. До сих пор она наблюдалась у значительно более круп­ных объектов: у спутника Юпитера Ио (диаметр 3630 км) и спутника Нептуна Тритона (2700 км). Данному факту еще предстоит найти объяснение.

Интересно, что астрономы давно до­гадывались о "заснеженности" Энцела­да, а некоторые даже подозревали о не­равномерном распределении льда по его поверхности — они обратили вни­мание на увеличение яркости спутни­ка, когда он поворачивался к Земле сво­им южным полушарием. К большому сожалению любопытных землян, мис­сия Cassini не в состоянии дать ответ на вопрос, имеются ли на этом спутнике, при наличии тепла и воды, хотя бы примитивные формы жизни. Еще один сеанс изучения Энцелада состоится в марте 2008 года с расстояния около ты­сячи километров.

Заснеженный Энцелад

Энцелад — один из самых удивительных спутников Са­турна. Он имеет диаметр всего 500 км, весь покрыт во­дяным льдом и отражает около 90% падающего на него све­та. У Энцелада была обнаружена атмосфера, наличие и плот­ность которой всецело зависит от интенсивности выбросов из его недр газов и ледяных кристаллов различных размеров.

Более старая поверхность спутника испещрена кратера­ми, молодая, сформированая процессами, происходящи­ми в ледяном многокилометровом панцире, изобилует тре­щинами, разломами и ледяными хребтами (I). Самая инте­ресная область поверхности лежит в южных широтах. Ха­рактерные ее детали называют "тигровыми полосами". Именно из этих разломов, шириной несколько сотен метров и длиной в сотни километров, бьют водяные фонтаны, неод­нократно зафиксированные Cassini2. Механизм извержений пока до конца не понятен, однако учеными активно разраба­тывается теория, объясняющая образование "тигровых по­лос" и наблюдаемые извержения. В соответствии с этой тео­рией, за счет нагревания глубинных ледяных массивов соз­даются значительные объемы замкнутых водных резервуа­ров, находящихся под большим давлением и имеющих тем­пературу выше 273 К (выше 0° С). Нагрев этих массивов про­исходит, по-видимому, за счет радиоактивного распада, про­исходящих в глубинных каменистых слоях, либо за счет высвобождения энергии деформации в твердых породах при гравитационном взаимодействии с Сатурном и его крупными спутниками. До конца остается непонятным, существует ли резкая граница между ледяным (или более глубинным жид­ким водяным) слоем и каменистым ядром, или существует промежуточный смешанный слой.

Под действием внутреннего давления теплых водных бас­сейнов в пределах разломов формируются каналы, по кото­рым водяной пар, вода и насыщенный водой лед под давле­нием извергается на огромные высоты в небо Энцелада, фор­мируя недолговечную, существующую локально, очень раз­реженную атмосферу спутника.

Эта атмосфера была зарегистрирована 9 марта 2005 г.3 и дополнительно изучена при рекордно близком пролете Cassi­ni над поверхностью Энцелада 14 июля 2005 г.4 (минималь­ное расстояние до поверхности составило 172 км). Наличие атмосферы, ее протяженность и плотность изучались также при покрытиях Энцеладом звезд. На иллюстрациях (II) пред­ставлены графики изменения светимости затмеваемых звезд. Эти графики доказывают предположение, что наличие атмосферы и ее плотность полностью зависят от активности водных гейзеров в южных широтах.

По данным инфракрасного спектрометра, расположенно­го на борту Cassini, были получены распределения поверхност­ных температур в районе "тигровых полос" и терминатора. Исследования этих зависимостей позволили локализовать области повышенных температур в ра­йоне разломов. Пока до конца не ясно, какой контрагент участвует в передаче тепла от недр к поверхности: соленый лед или пресный, смешанный с жидкой водой. Области квадратов, обозначен­ных на поверхности, имеют размеры 6 x 6 км², указанные соответствующие температуры (в градусах Кельвина) яв­ляются усредненными для этих площа­дей. Данные, полученные инфракрас­ным спектрометром,  свидетельствуют  о  том, что  локальные температуры отдельных участков "тигровых полос" достигают 100 К (-173 С). Набора приборов космического аппа­рата Cassini недостаточно для получения ответа на очень интригующий вопрос — существуют ли примитивные формы жизни в глубинах Энцелада, при нали­чии жидкой воды в условиях плюсовых температур (по шкале Цельсия) и повышенных давлений. Эту задачу будут решать следующие миссии, о которых мы наде­емся узнать в обозримом будущем.

Оригинальный источник: NASA