Förklarat! Enceladus gåtfulla tigerränder
Vy över Saturnus måne Enceladus via rymdfarkosten Cassini. Du kan se de blåaktiga tigerränderna på månens vänstra sida. Den här bilden lutar; tigerränderna finns på månens sydpol. Aktiva gejsrar bryter ut från ränderna även när vi pratar! Bild via NASA/ ESA/ JPL/ SSI/ Cassini Imaging Team/Carnegie Science.
Saturnus måneEnceladusär en av de mest fascinerande världarna i vårt solsystem. Den har ett hav under ytan och enorma gejserliknande ånga. Gejsrarna bryter ut vid månens sydpol genom stora sprickor i Enceladus isiga skorpa. Dessa sprickor – kända för forskare somtigerränder– har varit en av månens mest utmärkande och förbryllande särdrag sedan rymdfarkosten Cassini först spanade dem 2005. Forskare har velat veta ... hur bildades tigerränderna? Varför är de parallella? Och varför är de så jämnt fördelade? Nu tror de att de har några svar.
En nypeer-reviewedstudie från Carnegie Institution for Science,publicerasiNatur astronomiden 9 december 2019 hjälper vi till att förklara den konstiga fysiken bakom Enceladus nyfikna tigerränder. Fynden varmeddelatav Carnegie Science samma dag.
I enpåståendeom resultaten, huvudförfattareDoug Hemingwaysa:
Först sett avCassiniuppdrag till Saturnus, dessa ränder liknar inget annat känt i vårt solsystem. De är parallella och jämnt fördelade, cirka 130 kilometer långa och 35 kilometer från varandra [cirka 80 miles och 20 miles från varandra]. Det som gör dem särskilt intressanta är att de ständigt bryter ut med vattenis, även när vi pratar. Inga andra isiga planeter eller månar har något liknande dem.
ForVM 2020-månkalendrar är tillgängliga! De är fantastiska presenter. Beställ nu. Går fort!
En närmare bild av de mystiska tigerränderna på Enceladus. Bild via NASA/ ESA/ JPL/ SSI/ Cassini Imaging Team/Gizmodo.
Tillsammans medMax Rudolphvid University of California, Davis ochMichael Mangafrån UC Berkeley använde Hemingway datormodeller för att försöka fastställa hur ränderna bildas och hur de förblir på plats så länge.
Studien tog upp frågor angående två udda egenskaper hos ränderna i synnerhet: varför de bara är belägna vid Enceladus sydpol och varför de är så parallella och jämnt fördelade som de är.
När det gäller den första frågan fann forskarna att ränderna förmodligen kunde ha bildats vid antingen syd- eller nordpolen. Detta kunde ha inträffat vid vilken som helst pol först, det råkade bara vara sydpolen i det här fallet.
Enceladus isskorpa är tunnast över polerna, så det är logiskt att det är här sådana sprickor tenderar att utvecklas. Detta beror på det faktum att polerna upplever den största mängden deformation som orsakas av Saturnus kraftfulla gravitationskraft. När vattnet under isen delvis fryser under perioder av gradvis avkylning kommer isskorpan att tjockna underifrån. Detta gör att trycket ökar tills isen spricker upp, vilket skapar en spricka eller rand.
Illustration som visar det inre av Enceladus. Vatten från det underjordiska havet tränger ner till ytan genom sprickor i isen på sydpolen och bryter ut i enorma plymer. Bild viaNASA/ JPL-Caltech.
Gejsrar av Saturnus måne Enceladus. Dessa enorma plymer av vattenånga bryter ut genom sprickor vid Enceladus sydpol. Rymdfarkosten Cassini analyserade plymerna och fann att de innehåller vattenånga, ispartiklar, salter, metan och en mängd komplexa organiska molekyler. Forskare tror att de kommer från ett hav under månens isiga skorpa. Bild via NASA/ JPL-Caltech/Rymdvetenskapsinstitutet.
Den upprepade deformationen, eller sträckningen av skorpan, skapar intern värme och hindrar Enceladus hav från att helt frysa.
Men varför är ränderna parallella och lika åtskilda? Den nya studien svarar på den frågan, sa Rudolph:
Vår modell förklarar sprickornas regelbundna avstånd.
Forskarna tror att sprickan ringdeBagdad Sulcusbildades först. Den förblev öppen istället för att frysa igen, vilket gjorde att havsvatten kunde spy ut från springan. Is och snö – från vattenstrålar som bröt ut från havet nedanför och sedan frös och föll tillbaka ner på ytan – hade byggts upp längs kanterna av Bagdad Sulcus-sprickan, vars tyngd skapade ytterligare sprickor. Rudolph sa:
Det fick inlandsisen att böjas precis tillräckligt för att starta en parallell spricka cirka 35 km bort.
Samma gravitationella tidvatteneffekter som hjälper till att skapa ränderna håller dem också öppna. Sprickorna är som öppna sår i Enceladus skorpa som aldrig läker. Sprickorna vidgas upprepade gånger och smalnar av igen, vilket spolar ut vatten under processen.
Detta är också delvis tack vare Enceladus’ ringa storlek; om middagen var betydligt större, skulle dess tyngdkraft hindra sprickorna från att öppnas igen.
Doug Hemingway vid Carnegie Institution of Science, som ledde studien. Bild viaCarnegie Science.
Sprickorna och vattenångsplymerna är av stort intresse för forskare, eftersom de innehåller saltvatten från havet under ytan. NASA:s rymdfarkost Cassini kundeflyga rakt igenom några av plymernaoch prova dem. Den hittade vattenånga, iskristaller, salter, metan och enolika organiska föreningar. Cassini var inte utrustad för att upptäcka om det fanns något liv i plymerna, men det bekräftade att havet sannolikt är beboeligt enligt jordiska standarder. Den hittade till och med bevis förvarmvatten ventilationpå havsbotten, tros likna dem i jordens hav. På jorden fungerar de som oaser för ett brett spektrum av mikroskopiskt och annat liv. Som Hemingway avslutade:
Eftersom det är tack vare dessa sprickor som vi har kunnat prova och studera Enceladus underjordiska hav, som är älskat av astrobiologer, tyckte vi att det var viktigt att förstå krafterna som bildade och upprätthöll dem. Vår modellering av de fysiska effekterna som månens iskalla skal uppleva pekar på en potentiellt unik sekvens av händelser och processer som kan tillåta dessa distinkta ränder att existera.
Sammanfattning: En ny studie från Carnegie Institution for Science hjälper till att förklara hur de unika tigerränderna på Saturnus måne Enceladus bildades.