Ледяное будущее океана на спутнике Сатурна
Приливы и отливы океана, находящегося, по предположениям, под ледяным покровом Энцелада (Enceladus), могут измениться. Недавнее исследование показало, что этот маленький спутник Сатурна в настоящее время не вырабатывает столько тепла, сколько необходимо для поддержания воды в его недрах в незамерзающем состоянии, пишет Space.com.
«Не существует такого сочетания параметров, которое позволило бы поддерживать стабильную температуру океана», - говорит Джеймс Робертс (James Roberts) из Университета Калифорнии, Санта-Круз.
Робертс и его коллега Франсис Ниммо (Francis Nimmo), представитель этого же университета, вычислили предполагаемый приливный нагрев внутри Энцелада, вызванный неравномерным притяжения Сатурна.
Во всех изученных моделях океан на спутнике не может существовать более 30 миллионов лет.
"Это может означать, что океан замерз давно. Или, что более вероятно, Энцелад в какой-то момент прошедших 30 миллионов лет произвел гигантский выброс тепла, находясь на более эксцентрической орбите," - заявляют авторы статьи для журнала «Icarus» («Икар»).
Тепловой сюрприз
Ученые не всегда считали, что на Энцеладе есть океан.
«Обычно, чем меньше планета или спутник, тем они холоднее», - объясняет Робертс. «Так как Энцелад сравним по размерам с Великобританией, считалось, что там нет ничего интересного».
Однако наблюдения, полученные в 2005 году в результате нескольких полетов аппарата «Cassini», зафиксировали необычную термальную активность на южном полюсе спутника.
Были обнаружены струи водяного пара, вырывающиеся на поверхность, а инфракрасные приборы показали тепловой эффект в 5.8 гигаватт, происходящий от нескольких узких горных хребтов, названных «тигровыми полосами».
«Ясно, что на Энцеладе имеет место приливный нагрев», - говорит Вильям МакКинон (William McKinnon) из вашингтонского университета в Сейнт-Луисе. «Я не вижу другого объяснения тепловой аномалии на южном полюсе».
Приливный нагрев - результат того, что Энцелад имеет эллиптическую орбиту. Поскольку расстояние между спутником и Сатурном изменяется, притяжение планеты заставляет спутник сжиматься и растягиваться. Трение пород во время этих деформаций и приводит к выбросу тепла.
Это явление известно и в отношении спутников Ио и Европа. Из-за приливного нагрева, вызванного вращением Ио вокруг Юпитера, этот спутник является одним из наиболее вулканически активных тел в Солнечной системе.
Однако замеченный приливный нагрев на Энцеладе возможен только в том случае, если на спутнике есть океан, отделяющий ледяную поверхность от твердого кремниевого ядра. Без этой жидкой смазки спутник не был бы подвержен деформациям.
Но, как в случае с Пунктом 22 (выражение пришло из одноименного романа Дж.Хеллера (1961 г.). Согласно пункту 22 устава описываемой американской военной базы в Италии, летчика можно отстранить от полетов, только если он сам об этом заявит и если при этом его признают сумасшедшим. Однако любой, кто обращается с такой просьбой, уже не сумасшедший, а каждый, кто с готовностью продолжает летать, безумец по определению, но отстранить его нельзя - он не сделал заявления. Таким образом, поправка из пункта 22 - своеобразный маневр, навсегда увязывающий солдата с войной. - Прим. ред.), океан замерзнет без приливного нагрева. Существует только один иной источник тепла - радиоактивный распад ядра - который дает всего лишь 0,32 гигаватта.
Понижение температуры
Робертс и Ниммо заинтересовались, как глубоко в недрах спутника находится океан.
Они просчитали различные модели, изменяя и толщину ледяного покрова, и характеристики деформации. Также были рассмотрены различные причины нагрева недр спутника.
Приливный нагрев Энцелада рассчитывался и раньше, однако Робертс и Ниммо впервые пытаются объяснить распределение нагрева в недрах спутника: полюса Энцелада нагреты сильнее, чем экватор.
К их удивлению, тепло на Энцеладе улетучивается быстрее, чем производится. Следовательно, если эксцентриситет орбиты спутника всегда был таким же, как сейчас, Энцелад должен был замерзнуть миллиарды лет назад.
«И, как только спутник замерзнет, приливный нагрев закончится», - говорит Робертс.
Лунный антифриз
Однако, по всей вероятности, на Энцеладе есть океан, ведь что-то предотвратило полное замерзание спутника.
«Деформации обусловлены наличием океана - это подкрепленный фактами вывод», - утверждает МакКинон.
МакКинон полагает, что это новое исследование очень значимо, но не охватывает все возможные сценарии. К примеру, он допускает, что вода в океане Энцелада может содержать соли и аммиак. Такая смесь замерзает при более низких температурах, чем чистая вода.
Также МакКинон утверждает, что сам океан может вызывать нагревный прилив благодаря перемещениям жидкости, подобно приливам и отливам на нашей планете.
Но, даже учитывая все составляющие, на Энцеладе нет достаточного количества тепла, необходимого для существования океана в наши дни. Вот почему Робертс и Ниммо предполагают возможность того, что в прошлом спутник сошел с более эксцентрической орбиты.
Если бы орбита Энцелада была в три раза более эксцентрической, чем сейчас, приливный нагрев был бы достаточным для поддержания океана. Предполагается, что если эта фаза с высоким эксцентриситетом орбиты (с высоким нагревом) окончилась в течение последних 30 миллиардов лет, то прошло недостаточно времени, чтобы спутник мог замерзнуть. Исследователи полагают, что эксцентриситет и приливный нагрев спутника могли меняться множество раз.
«Орбитальная история Энцелада не известна, но миграция спутников - не новость", - говорит МакКинон.
Астробиологи рассматривают возможность жизни на Энцеладе в связи с океаном, в течение миллионов лет сжимающимся и расширяющимся из-за колеблющегося эксцентриситета орбиты спутника.
«В ближайшее время ученые не смогут проверить свои предположения, поскольку проект проникновения в недра спутника чрезвычайно труден», - говорит Робертс.
«Все же поле деформации пока является действующей моделью», - говорит он.
