En av de största överraskningarna från Cassini-uppdraget till Saturnus har varit upptäckten av aktiva gejsrar vid månens sydpol Enceladus. Istället är denna lilla måne en av de mest geotermiskt aktiva platserna i solsystemet.
Nu visar en ny studie från Cassini-data att den södra polära regionen Enceladus är ännu varmare än väntat bara några meter under dess isiga yta. Medan tidigare studier har bekräftat ett hav av flytande vatten i Enceladus som bränslar gejsrarna, visar denna nya studie att havet troligen är närmare ytan än tidigare trott. Dessutom - och mest lockande - måste det finnas en värmekälla inne i månen som inte är helt förstått.
"Dessa observationer ger en unik insikt i vad som händer under ytan," sa Alice Le Gall, som är en del av Cassini RADAR instrumentteam, från Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) och Université Versailles Saint-Quentin (UVSQ), Frankrike. ”De visar att de första meter under ytan på det område som vi undersökte, även om det är en glacial 50-60 K, är mycket varmare än vi hade förväntat oss: troligen upp till 20 K varmare på vissa ställen. Detta kan inte förklaras bara som ett resultat av solens upplystning och i mindre utsträckning Saturnus uppvärmning så det måste finnas en ytterligare värmekälla. "
Mikrovågsdata som togs under en nära flyby 2011 visar att det finns överskottsvärme vid tre sprickor i ytan av Enceladus. Även om de liknar de så kallade "tiger-stripe" -funktionerna på denna måne som aktivt lufter is och vattenmolekyler ut i rymden, verkar dessa tre sprickor inte vara aktiva, åtminstone inte under 2011.
Forskare säger att de till synes sovande sprickorna som ligger ovanför månens varma, underjordiska hav pekar på den dynamiska karaktären i Enceladus geologi, vilket tyder på att månen kan ha upplevt flera episoder av aktivitet, på olika platser på ytan.
2011 flyby gav de första - och tyvärr den enda - högupplösta observationerna av Enceladus sydpol vid mikrovåglängder.
Den såg på en smal, bågformad sträcka i den södra polära regionen, ungefär 25 km (15 miles) bred, och ligger bara 30 km till 50 km (18-30 miles) norr om tigerbandets sprickor.
Värmen som upptäcktes tycks ligga under ett mycket kallare lager av frost.
På grund av operationella begränsningar för flyby 2011 var det inte möjligt att få mikrovågsobservationer av de aktiva sprickorna själva. Men detta gjorde det möjligt för forskarna att observera att de termiskt anomala terrängen i Enceladus sträcker sig långt bortom tigerbanden.
Deras resultat visar att det är troligt att hela södra polregionen är varm under, vilket innebär att Enceladus hav kan vara bara 2 km under månens iskalla yta i det området. Fyndet överensstämmer med en studie från 2016, som leddes av en annan Cassini-teammedlem, Ondrej Cadek, som uppskattade skorpans tjocklek på Enceladus 'södra pol som mindre än resten av månen. Denna studie uppskattade djupet på isskalet till att vara mindre än 5 km (1,2 miles) vid sydpolen, medan det genomsnittliga djupet på andra områden i Enceladus är mellan 18–22 km (11-13 miles).
Vad genererar den interna värmen hos Enceladus? Den huvudsakliga värmekällan är fortfarande ett mysterium, men forskare tror att gravitationskrafter mellan Enceladus, Saturnus och en annan måne, Dione pull och flex Enceladus interiör. Känd som tidvattenkrafter gör att dragningen får månens inre att gnugga, vilket skapar friktion och värme. Det skapar också spänningskompressioner och deformationer på jordskorpan, vilket leder till att fel och sprickor bildas. Detta skapar i sin tur mer värme i underyteskikten. I det här scenariot utsätts den tunnare isiga skorpan i sydpolen för en större tidvattendeformation som innebär att mer värme skapas för att hålla underjordiskt vatten varmt.
Eftersom gejsrarna inte var kända förrän Cassinis ankomst till Saturn, hade rymdskeppet inte någon särskild nyttolast för att studera dem, men forskare använde instrumenten till sitt förfogande för att göra de bästa observationerna de kunde, och rymde rymdskeppet inom 49 km ( 30 miles) av ytan. För att studera tidvattenuppvärmningen - eller för att bestämma om det finns en annan värmekälla - kommer forskare att fortsätta studera de uppgifter som redan tagits av olika Cassini-instrument. Men eftersom uppdraget kommer att avslutas i september 2017, kan det kräva ytterligare ett uppdrag till denna spännande måne för att fullt ut ta reda på detta mysterium.
"Denna upptäckt öppnar nya perspektiv för att undersöka uppkomsten av bebodliga förhållanden på de iskalla månarna på gasjätteplaneterna," säger Nicolas Altobelli, ESA: s projektforskare för Cassini – Huygens. "Om Enceladus underjordiska hav verkligen är så nära ytan som den här studien indikerar, kan ett framtida uppdrag till denna måne som bär ett isinträngande radarljudinstrument kunna upptäcka det."
"Att hitta temperaturer nära dessa tre inaktiva sprickor som är oväntat högre än de utanför dem bidrar till intresset från Enceladus," sa Cassini-projektforskaren Linda Spilker vid Jet Propulsion Laboratory. ”Hur är det varma underjordiska havet egentligen och kunde livet ha utvecklats där? Dessa frågor återstår att besvaras av framtida uppdrag till denna havsvärld. ”
Skicka gärna dina uppdragsförslag i kommentaravsnittet nedan ...
Källor: ESA
JPL
Papper: Termiskt anomala drag i undergrunden av Enceladus södra polära terräng ”av A. Le Gall et al. (2017), publicerad i Nature Astronomy
