Når Cassini oppdrag ankom Saturn-systemet i 2004, den oppdaget noe ganske uventet på Enceladus 'sørlige halvkule. Fra hundrevis av sprekker lokalisert i det polare området, ble mengder med vann og organiske molekyler oppdaget med jevne mellomrom. Dette var den første indikasjonen på at Saturns måne kan ha et indre hav forårsaket av hydrotermisk aktivitet nær kjernemantellgrensen.
I følge en ny studie basert på Cassini data, som den innhentet før du dykket ned i Saturns atmosfære 15. september, kan denne aktiviteten ha pågått i noen tid. Studieteamet konkluderte faktisk med at hvis månens kjerne er porøs nok, kunne den ha generert nok varme til å opprettholde et indre hav i milliarder av år. Denne studien er den mest oppmuntrende indikasjonen ennå på at interiøret i Enceladus kan støtte livet.
Studien, med tittelen "Kraftig forlenget hydrotermisk aktivitet i Enceladus", dukket nylig opp i tidsskriftet Naturastronomi. Studien ble ledet av Gaël Choblet, en forsker ved planetarisk og geodynamisk laboratorium ved University of Nantes, og inkluderte medlemmer fra NASAs Jet Propulsion Laboratory, Charles University, og Institute of Earth Sciences and Geo- and Cosmochemistry Laboratory ved University av Heidelberg.
I forkant av Cassini misjonens mange flybys av Enceladus, mente forskere at månens overflate var sammensatt av fast is. Det var først etter å ha lagt merke til plumaktiviteten at de innså at det hadde vannstråler som utvidet seg helt ned til et varmt vannhav i sitt indre. Fra dataene innhentet av Cassini, forskere var til og med i stand til å lage utdannede gjetninger om hvor dette indre havet lå.
Alt i alt er Enceladus en relativt liten måne, som måler rundt 500 km (311 mi) i diameter. Basert på gravitasjonsmålinger utført av Cassini, det antas at det indre havet ligger under en isete ytre overflate i dybder på 20 til 25 km (12,4 til 15,5 mi). Imidlertid tynner denne overflaten is til omtrent 1 til 5 km (0,6 til 3,1 mi) over den sørlige polare regionen, der vannstrålene og isete partikler stråler gjennom sprekker.
Basert på måten Enceladus går i bane rundt Saturn med en viss slingring (aka. Libration), har forskere kunnet gjøre estimater av havets dybde, som de plasserer 26 til 31 km (16 til 19 mi). Alt dette omgir en kjerne som antas å være sammensatt av silikatmineraler og metall, men som også er porøs. Til tross for alle disse funnene, har kilden til innendørsvarmen forblitt noe av et åpent spørsmål.
Denne mekanismen må være aktiv når månen dannet seg for milliarder av år siden og er fremdeles aktiv i dag (noe som fremgår av den nåværende plysjeaktiviteten). Som Dr. Choblet forklarte i en ESAs pressemelding:
"Hvor Enceladus får den vedvarende kraften til å forbli aktiv har alltid vært litt mystikk, men vi har nå vurdert nærmere hvordan strukturen og sammensetningen av månens steinete kjerne kan spille en nøkkelrolle i å generere den nødvendige energien."
I årevis har forskere spekulert i at tidevannskrefter forårsaket av Saturns gravitasjonspåvirkning er ansvarlige for Enceladus 'indre oppvarming. Måten Saturn skyver og trekker månen når den følger en elliptisk bane rundt planeten, antas også å være det som får Enceladus 'iskallige skjell til å deformeres, noe som får sprekker rundt det sørlige polare området. De samme mekanismene antas å være det som er ansvarlig for Europas indre varmtvannshav.
Imidlertid er energien som produseres av tidevannsfriksjon i isen for svak til å motveie varmetapet sett fra havet. I takt med at Enceladus 'hav mister energien til verdensrommet, ville hele månen fryse fast i løpet av 30 millioner år. Tilsvarende er det naturlige forfallet av radioaktive elementer i kjernen (som også er antydet for andre måner) omtrent 100 ganger for svakt til å forklare Enceladus interiør- og avskjæringsaktivitet.
For å adressere dette gjennomførte Dr. Choblet og teamet hans simuleringer av Enceladus 'kjerne for å bestemme hva slags forhold som kan gi rom for tidevannsoppvarming over milliarder av år. Som de oppgir i studien:
I mangel av direkte begrensninger på de mekaniske egenskapene til Enceladus 'kjerne, vurderer vi et bredt spekter av parametere for å karakterisere hastigheten på tidevannsfriksjon og effektiviteten av vanntransport ved porøs strømning. Den ikke-konsoliderte kjernen av Enceladus kan sees på som et sterkt kornet / fragmentert materiale, der tidevannsdeformasjon sannsynligvis vil være forbundet med intergranulær friksjon under fragmentering av fragmenter. "
Det de fant var at for Cassini observasjoner som skal utredes, vil Enceladus 'kjerne måtte være laget av ukonsolidert, lett deformerbar, porøs bergart. Denne kjernen kunne lett gjennomsyre med flytende vann, som ville sive inn i kjernen og gradvis oppvarmes gjennom tidevannsfriksjon mellom glidende bergfragmenter. Når dette vannet var tilstrekkelig oppvarmet, ville det stige oppover på grunn av temperaturforskjeller med omgivelsene.
Denne prosessen overfører til slutt varme til det indre hav i trange plommer som stiger til møtet med Enceladus isete skall. Når den først er der, får den overflaten til å smelte og danne sprekker gjennom hvilke jetfly når ut i rommet, spyr vann, ispartikler og hydratiserte mineraler som fyller Saturns E-ring. Alt dette stemmer overens med observasjonene gjort av Cassini, og er bærekraftig fra et geofysisk synspunkt.
Med andre ord, denne studien er i stand til å vise at handling i Enceladus 'kjerne kan produsere den nødvendige oppvarmingen for å opprettholde et globalt hav og produsere plumaktivitet. Siden denne handlingen er et resultat av kjernens struktur og tidevannsinteraksjon med Saturn, er det helt logisk at den har funnet sted i milliarder av år. Så utover å gi den første sammenhengende forklaringen på Enceladus 'plymaktivitet, er denne studien også en sterk indikasjon på brukbarhet.
Som forskere har forstått, tar livet lang tid å komme i gang. På jorden er det anslått at de første mikroorganismene oppsto etter 500 millioner år, og antas at hydrotermiske ventilasjonsåpninger har spilt en nøkkelrolle i den prosessen. Det tok ytterligere 2,5 milliarder år for det første flercellede livet å utvikle seg, og landbaserte planter og dyr har bare eksistert de siste 500 millioner årene.
Å vite at måner som Enceladus - som har den nødvendige kjemien for å støtte livet - har også hatt den nødvendige energien i milliarder av år, er derfor veldig oppmuntrende. Man kan bare forestille seg hva vi vil finne når fremtidige oppdrag begynner å inspisere plommene sine nærmere!
