Новое исследование показало, что скольжение вдоль характерных «тигровых полос» на спутнике Сатурна Энцеладе связано со струями кристаллов льда, которые вырываются из его ледяной оболочки. Результаты могут помочь определить характеристики этой ледяной луны подземного океана Сатурна и, таким образом, благоприятна ли Энцелад для жизни.
Тигровые полосы Энцелада состоят из четырех параллельных линий разломов на южном полюсе Луны, которые впервые наблюдались космическим кораблем НАСА «Кассини» в 2005 году. «Кривулканизм» в этом регионе приводит к выбрасыванию кристаллов льда, которые, как полагают, происходят из погребенного океана Энцелада, из этих разломов, вызывая широкий шлейф материала, который должен собраться над южным полюсом луны Сатурна.
И яркость этого шлейфа, и джетов, которые его создают, похоже, изменяются по схеме, соответствующей почти 33-часовой орбите Энцелада вокруг Сатурна, второй по массе планеты Солнечной системы. Это привело ученых к предположению, что активность струй увеличивается по мере того, как приливная нагрузка воздействует на тигровые полосы.
Однако эта теория не может объяснить, почему струи Энцелада достигают пика яркости через несколько часов после того, как приливные нагрузки достигают своего максимума, или почему появляется второй меньший пик, наблюдаемый вскоре после наибольшего сближения Энцелада с Сатурном. Новое численное моделирование приливных напряжений на Энцеладе и движения его разломов «тигровых полос» выявило явление, подобное тому, что наблюдалось в разломе Сан-Андреас, что соответствует характеру струйной активности.
СВЯЗАННЫЙ: НАСА обнаружило ключевой ингредиент жизни, бьющий из ледяного спутника Сатурна Энцелада
«Мы разработали сложную численную модель для моделирования приливно-сдвига вдоль разломов Энцелада. Эти модели учитывают роль трения, из-за которого величина сдвига по разломам становится чувствительной как к сжимающим, так и к сдвиговым напряжениям», — Александр Берн, руководитель группы моделирования и кандидат наук Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт), рассказал Space.com.
«Численная модель смогла смоделировать скольжение по разломам Энцелада таким образом, который соответствовал наблюдаемым изменениям яркости шлейфа, а также пространственным изменениям температуры поверхности, предполагая, что струи и изменения яркости шлейфа контролируются сдвиговым движением по орбите Энцелада. .»
Разлом Сан-Андреас в космосе
Берн и его коллеги обнаружили, что механика трения контролирует движение в границах раздела вдоль тигровых полос Энцелада, где встречаются обе стороны разломов. Это означает, что во время орбитального цикла Энцелада полосы тигра периодически скользят и сцепляются. Это бок о бок, или «сдвиг», движение совпадает с реактивной активностью.
Корреляция между сдвиговой активностью и яркостью струй в моделировании привела команду к гипотезе, что изменения в активности струй контролируются наличием «разрывов» вдоль разломов. Это изогнутые участки разломов, которые открываются под действием широких сдвигов, позволяя воде подниматься из подземного океана через ледяную оболочку и питать криовулканические струи.
«Близкой земной аналогией является движение по структурам бассейна раздвигания по крупным сдвигам, подверженным тектоническим напряжениям. Один из примеров такого движения происходит над бассейном Солтон – большим разломом, расположенным на разломе Сан-Андреас, сдвиге. разлом в Южной Калифорнии», — сказал Берн. «Региональные сдвиговые движения вызывают локальное расширение земной коры, а также вулканизм над бассейном Солтон. Этот процесс аналогичен приливному растяжению вдоль разрывов на Энцеладе, который может регулировать криовулканическую активность Луны.
«До проведения исследования мы не ожидали такой высокой корреляции между смоделированными сдвиговыми движениями и струйной активностью».
Исследования команды показывают, что тигровые полосы Энцелада открываются иначе, чем предполагалось ранее.
«Это открытие было неожиданным, поскольку большинство прошлых исследований по этому вопросу рассматривают широкое раскрытие тигровых полос, как открытие и закрытие, как дверь лифта, в качестве основного механизма, регулирующего изменения яркости шлейфа», — сказал Берн.
Исследователь из Калифорнийского технологического института добавил, что модели команды предполагают, что приливы играют фундаментальную роль в эволюции Энцелада и его океана в различных временных масштабах.
«В орбитальном временном масштабе приливы, похоже, регулируют количество материала, вытекающего из подземного океана через разломы тигровой полосы», — сказал Берн. «В более длительных временных масштабах приливы могут привести к разрушению полос трения в прямом смысле».
Он продолжил, предположив, что это долгосрочное правостороннее движение может способствовать формированию геологических особенностей, наблюдаемых вокруг местности южного полюса Энцелада. Сюда входит разлом, который расходится от Южного полюса в ведомом полушарии Энцелада.
Ученые предположили, что Энцелад с его погребенным глобальным океаном может стать главной целью для поиска жизни в других частях Солнечной системы. Это исследование и модель команды могут обеспечить дополнительную поддержку этой гипотезы.
«Понимание путей транспортировки подземных материалов через зоны разломов или широкие рифты имеет решающее значение для определения того, являются ли ледяные зерна в струях Энцелада репрезентативными для потенциально обитаемого глобального океана Луны. Наше исследование обеспечивает основу для понимания таких путей транспортировки и их эволюции с течением времени». «, — сказал Берн.
«Свидетельства долгосрочного влияния приливов на эволюцию Энцелада, которые также нагревают недра, подразумевают, что лунный океан долгоживущий, что имеет последствия для потенциальной эволюции жизни внутри».
На данный момент вывод команды основан на компьютерном моделировании и, следовательно, должен быть подтвержден фактическими наблюдениями.
«Геофизические измерения на Энцеладе с помощью радара позволили бы нам подтвердить или опровергнуть гипотезы, изложенные в нашей статье. В более широком смысле, такие наблюдения за движением поверхности Энцелада во времени могут обеспечить ключевые ограничения на динамику ядра и коры. а также насколько эти процессы были активны с течением времени», — заключил Берн. «Мы стремимся продолжать исследовать способы использования геофизических измерений, чтобы лучше понять условия, которые могут позволить жизни формироваться и развиваться на Энцеладе».
Исследование команды было опубликовано в понедельник (29 апреля) в журнале Nature Geoscience.
Первоначально опубликовано на Space.com.
