Пористое ядро Энцелада не дало океану замерзнуть

Подповерхностный океан Энцелада может оставаться жидким благодаря трению, возникающему в пористом ядре спутника из-за воздействия приливных сил Сатурна. В ходе этого процесса может выделяться тепло, которого достаточно для того, чтобы вода не замерзала, а слой льда в области полюсов был тонким. Это может объяснять, как гейзерам удалось пробиться через ледяную корку небесного тела. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Исследователи заподозрили, что под поверхностью Энцелада может скрываться океан, когда «Кассини» в 2005 году передал на Землю снимки гейзеров, бьющих из «тигровых полос» спутника. Последующие измерения гравитационного поля луны позволили подтвердить эту гипотезу. На основе этих данных исследователи рассчитали распределение массы спутника: выяснилось, что радиус ядра Энцелада равен 190 километрам, толщина мантии — 60 километрам. Кроме того, астрономы обнаружили большую гравитационную аномалию в области южного полюса — как раз там, где бьют гейзеры. Ее существование лучше всего объяснялось наличием жидкого подповерхностного океана.

Планетологи уже давно пытаются объяснить, как океан Энцелада может оставаться жидким на таком удалении от Солнца. Одна из гипотез говорит о том, что приливные силы Сатурна приводят к деформации поверхности спутника. Между сухими краями ледяных плит возникает трение, в результате чего выделяется тепло, однако его недостаточно для того, чтобы сохранять океан в жидком состоянии в течение многих миллионов лет. Если бы единственным источником энергии служило приливное трение в ледяной коре, то вода в недрах Энцелада замерзла бы менее, чем через 30 миллионов лет. Поэтому авторы новой работы предположили, что должен быть и другой механизм, обеспечивающий приток тепла. По мнению ученых, им может быть приливное трение в ядре спутника.

Исследователи оценили плотность ядра Энцелада и пришли к выводу, что оно должно состоять из пористых пород — вероятно, железосодержащих гидратированных минералов. В отверстия, занимающие примерно 20-30 процентов от объема ядра, попадает океаническая вода. «Когда мы говорим о пористом ядре, мы не имеем ввиду губку, скорее речь идет о груде песка или гравия», — комментирует Гаэль Шобле, один из авторов работы.

Действие приливных сил Энцелада приводит к трению между фрагментами ядра. Симуляции показывают, что в результате этого может выделяться до 10 гигаватт тепла. Океаническая вода циркулирует по отверстиям, нагревается и образует восходящие потоки с температурой до 90 градусов Цельсия. Они поднимаются из так называемых «горячих точек», узких областей поверхности ядра, причем их значительная доля располагается в области южного полюса спутника. Это может объяснять, почему ледяная кора в этом регионе заметно тоньше, чем во всех остальных частях Энцелада — ее толщина составляет всего 2 километра, в то время как толщина поверхности в других местах оценивается в 18-22 километра.

Трение ледяных плит поверхности и радиоактивный распад в ядре могут служить дополнительными источниками тепла. Это делает условия на спутнике потенциально пригодными для зарождения и поддержания жизни. 

Астрономы и планетологи уже неоднократно говорили о том, что скрытый океан Энцелада может быть потенциально пригоден для жизни. Помимо воды, углекислого газа метана и аммиака ученые нашли в нем большие количества водорода, что указывает на активные гидротермальные процессы. Также данные «Кассини», который недавно завершил свою миссию, показывают, что океан спутника — щелочная среда, скорее напоминающая растворы аммиака.

Кристина Уласович