Откуда на Энцеладе полосы?

Новое исследование Дуга Хемингуэя из Карнеги раскрывает физику, управляющую трещинами, через которые океанская вода вырывается из ледяной поверхности луны, придавая ее южному полюсу необычные «тигровые полоски».

«Впервые увиденные миссией Кассини на Сатурне, эти полосы не похожи ни на что в нашей Солнечной системе», - пояснил Хемингуэй. «Они параллельны и расположены равномерно, около 130 километров в длину и в 35 километрах друг от друга. Особенно интересно то, что они постоянно извергают водяной лед. Ни на одной другой ледяной планете или луне нет ничего подобного».

Работая с Максом Рудольфом из Калифорнийского университета, Дэвисом и Майклом Манга из Калифорнийского университета в Беркли, Хемингуэй использовал модели для исследования физических сил, действующих на Энцелад, которые позволяют формировать и оставляют трещины в виде полос тигра. Их результаты опубликованы Nature Astronomy.

Команда была особенно заинтересована в понимании того, почему полосы присутствуют только на южном полюсе луны, но также стремилась выяснить, почему трещины расположены так равномерно. Исследователи выяснили, что трещины Энцелада могли образоваться на любом полюсе, юг случайно раскололся первым.

Энцелад нагревается изнутри из-за эксцентриситета своей орбиты. Иногда он немного ближе к Сатурну, а иногда дальше, что приводит к легкой деформации в ответ на гравитацию планеты. Именно этот процесс удерживает луну от полного замерзания.

Ключом к образованию трещин стал тот факт, что полюса Луны испытывают наибольшие эффекты этой гравитационно-индуцированной деформации, поэтому ледяной покров самый тонкий над ними. В период постепенного похолодания на Энцеладе некоторые из подземных океанов замерзнут. Поскольку вода расширяется, когда замерзает, ледяная кора утолщается снизу, давление в нижележащем океане увеличивается, пока ледяная раковина не расколется, создавая трещину. Из-за сравнительно тонкого льда полюса наиболее подвержены образованию трещин.

Исследователи считают, что трещина, названная в честь города Багдад, сформировалась первой. Полосы названы в честь мест, упомянутых в рассказах «Тысяча и одна ночь». Но она не просто снова замерзла. Она оставалась открытой, позволяя океанской воде извергаться из трещины, что привело к образованию еще трех параллельных трещин.

«Наша модель объясняет постоянное расстояние между трещинами», - сказал Рудольф.

Дополнительные трещины образовались из-за массы льда и снега, накапливающихся по краям трещины Багдад, когда струи воды из подземного океана замерзли и снова упали. Этот вес добавил давления на ледяной покров.

«Это привело к тому, что ледяной покров изогнулся ровно настолько, чтобы образовалась параллельная трещина на расстоянии около 35 километров», - добавил Рудольф.

То, что трещины остаются открытыми и извергаются, также связано с приливными эффектами гравитации Сатурна. Деформация луны препятствует их заживлению - многократно расширяя и сужая трещины и промывая воду в них и из них - предотвращая повторное застывание льда.

Для большей луны ее собственная гравитация была бы сильнее и препятствовала бы открытию дополнительных трещин. Таким образом, эти полосы могли образоваться только на Энцеладе.

«Поскольку именно благодаря этим трещинам мы смогли изучить подземный океан Энцелада, любимый астробиологами, мы подумали, что важно понимать силы, которые их формировали и поддерживали», - сказал Хемингуэй. «Наше моделирование физических эффектов, испытываемых ледяной оболочкой Луны, указывает на потенциально уникальную последовательность событий и процессов, которая позволила существовать этим отличительным полосам».