Na južnom polu Saturnova mjeseca Encelada pružaju se četiri goleme, gotovo usporedne pukotine iz kojih u svemir izlazi materijal iz oceana skrivenog pod ledom. Nova studija predlaže da bi upravo gibanje tog oceana moglo objasniti kako su nastale neobične “tigrove pruge” i zašto su razmaknute gotovo pravilno.
Rad koji potpisuju D. Y. Abdulah, W. Kang i A. Berne objavljen je 23. kolovoza u časopisu AGU Advances. Autori su spojili matematičku analizu s računalnim simulacijama kako bi provjerili može li ocean ispod ledene kore pokrenuti lanac procesa koji će na površini ostaviti upravo takav uzorak.
Pukotine koje povezuju površinu i ocean
Svaka od četiri glavne pukotine duga je približno 130 kilometara, široka oko dva kilometra i duboka približno 500 metara. Poznate su po nadimku “tigrove pruge”, a iz njih izbijaju mlazovi vodene pare, ledenih čestica i drugih sastojaka iz Enceladove unutrašnjosti. Svemirska letjelica Cassini tijekom prolazaka kraj mjeseca pokazala je da se ispod njegove ledene kore nalazi globalni ocean; NASA opisuje Encelad kao jedan od najaktivnijih ledenih svjetova u Saturnovu sustavu.
Pravilnost tih struktura dugo je bila problem za modele koji su se oslanjali gotovo isključivo na pucanje i hlađenje same ledene kore. Nova studija polazi od drukčije pretpostavke: površinski tragovi mogli bi biti posljedica procesa koji počinje mnogo dublje, na granici između leda i tekuće vode. To bi značilo da raspored pukotina nije samo posljedica naprezanja na površini, nego i odraza gibanja u oceanu.
Kako val iz oceana zagrijava led
U scenariju koji su ispitali istraživači jedna je pukotina već postojala u kori. Enceladova orbita oko Saturna nije savršeno kružna, pa se njegova ledena kora tijekom gibanja lagano njiše u odnosu na ocean ispod nje. To se gibanje naziva libracijom.
Donja strana kore nije glatka. Dok se pomiče iznad oceana, njezin neravni reljef može potaknuti unutarnje gravitacijsko-inercijske valove. Oni se šire kroz vodu desecima kilometara prema dnu oceana, ondje se odbijaju i vraćaju prema ledenoj kori. Kada udare u njezinu donju stranu, dio energije vala pretvara se u toplinu.
Ta bi toplina mogla lokalno otapati led uz postojeću pukotinu. Ako se proces ponavlja, nastaje oslabljena zona u kojoj se može otvoriti nova pukotina. Simulacije pokazuju da bi se sljedeće pukotine mogle pojavljivati na razmacima od približno 35 kilometara, što odgovara razmaku između Enceladovih stvarnih “tigrovih pruga”.
Drugim riječima, ocean ne bi samo održavao mlazove nakon što su se pukotine otvorile. Valovi u njemu mogli bi sudjelovati i u oblikovanju samog rasporeda pukotina na površini.
Model daje i način provjere
Istraživači su najprije razvili analitički opis širenja valova, a zatim ga provjerili nelinearnim simulacijama oceana. Oba pristupa pokazala su da se u uvjetima koji odgovaraju Enceladu energija može usmjeriti prema dnu, odbiti i ponovno koncentrirati uz donju stranu kore.
Činjenica da model daje razmak od oko 35 kilometara sama po sebi ne dokazuje da je upravo taj proces stvorio pukotine. Važna je zato što modelu daje provjerljivo predviđanje. Ako je mehanizam ispravan, analiza valova mogla bi otkriti više o dubini oceana i o tome kako se njegova gustoća mijenja s dubinom, odnosno o njegovoj stratifikaciji.
Za sada je riječ o modelu, a ne o izravnom mjerenju valova u Enceladovu oceanu. Autori zato ističu da su potrebne dodatne simulacije i nova opažanja. Buduća misija koja bi detaljnije izmjerila gravitaciju, površinski reljef i sastav mlazova mogla bi pokazati odgovara li stvarna unutrašnjost predviđanjima modela.
Zašto su “tigrove pruge” važne
Enceladove pukotine jedino su zasad poznato mjesto na kojem materijal iz podzemnog oceana prirodno izlazi u svemir. Cassinijevi instrumenti u tim su mlazovima pronašli vodu, soli, organske spojeve i druge kemijske sastojke. Zato je Encelad već godinama jedno od najzanimljivijih odredišta u potrazi za uvjetima pogodnima za život izvan Zemlje.
Takva povezanost oceana i površine bila je u središtu i ranijih modela Enceladova oceana, koji pokušavaju opisati prijenos topline i tvari kroz slojeve različite gustoće. Nova studija tom problemu dodaje još jednu mogućnost: dinamika vode ispod leda možda ne objašnjava samo ono što izlazi kroz pukotine, nego i način na koji su se pukotine poredale.
Ako se taj zaključak potvrdi, četiri “tigrove pruge” neće biti samo otvoreni kanali prema oceanu. Mogle bi čuvati i trag o valovima koji su putovali kroz ocean ispod Enceladove kore.
