Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Каскадный разлом объяснил тигровые полосы на Энцеладе

D. Hemingway et al. / arXiv.org, 2019

Ученые выдвинули теорию, которая позволяет описать возникновение параллельных трещин в районе южного полюса Энцелада, известных как тигровые полосы. Согласно новой идее, изначально формируется разлом в наиболее тонком льде, а затем прорывающаяся сквозь него вода приводит к деформациям и новым трещинам вдоль существующей. Каскадное повторение процесса становится причиной появления тигровых полос, пишут авторы в препринте на сервере arXiv.org.

Энцелад — это некрупный спутник Сатурна, относящийся к классу ледяных лун, так как его поверхность представляет собой замерзшую воду. К этой группе относятся многие достаточно большие для получения круглой формы спутники планет-гигантов, а также некоторые другие тела. Наиболее известным примером является спутник Юпитера Европа.

Энцелад выделяется среди ледяных спутников несколькими особенностями. «Визитная карточка» этого тела — огромные струи воды, которые бьют под давлением из океана жидкой воды, расположенного под ледяной коркой. В этих выбросах ученые нашли несколько типов примесей, в том числе органические соединения. Это делает Энцелад одним из наиболее перспективных тел в плане поиска внеземной жизни, так как его недра разогреваются от приливного трения.

С выбросами воды связана другая особенность — система длинных параллельных разломов на южном полюсе, вдоль которых тянутся хребты. Основных трещин четыре, вместе их называют тигровыми полосами, но у них также есть собственные имена: Александрия, Каир, Багдад и Дамаск — по упомянутым в сборнике сказок «Тысяча одна ночь» городам. Они тянутся примерно на 130 километров, при этом между соседними всюду около 35 километров. Это очень крупные образования для спутника, диаметр которого составляет всего 500 километров. Ученые уже выдвигали идеи о причинах формирования тигровых полос, но они не могли объяснить всех наблюдаемых особенностей.

В работе американских астрономов под руководством Дугласа Хемингуэя (Douglas Hemingway) из Института Карнеги описывается новая теория возникновения полос. Согласно ей такие полосы должны формироваться в приполярных регионах, причем возникновение первой резко снижает вероятность появления подобных структур на противоположном полюсе. Затем выбросы воды из разлома приводят к накоплению деформаций льда и последующим раскалываниям.

Данные исследовавшего систему Сатурна зонда «Кассини» показывают, что лед на Энцеладе действительно самый тонкий в районе полюсов. Однако постепенное остывание спутника приводит к замерзанию части воды, увеличению объема и накоплению механических напряжений в ледяной коре. Авторы новой работы считают, что именно это стало причиной возникновения первого разлома, которым была трещина Багдад, проходящая прямо через южный географический полюс.

Появление разлома приводит к поднятию воды под давлением из океана на поверхность, которая испаряется в условиях низкого давления. При этом часть ее, а также большинство содержащихся в ней твердых примесей падают назад на Энцелад, скапливаясь в виде хребтов. В результате возникают силы, давящие вниз на кромку трещин, которые приводят к деформации ледяного слоя, достигающей максимума на некотором отдалении от разлома.

Ученые приводят вычисления, согласно которым предложенная модель может объяснить наблюдаемое расстояние между трещинами в 35 километров. Более точного предсказания на данный момент сделать невозможно, так как с достаточной точностью неизвестны ни толщина льда, ни его механические свойства в данном случае. Также предложенная модель потенциально может объяснить почему подобные структуры есть только на Энцеладе, но не на Европе, например. Астрономы утверждают, что это связано с малой массой спутника Сатурна: слабая гравитация позволяет разломам проходить насквозь всего ледяного слоя и сохраняться долгое время, а на более крупных телах вес льда будет приводить к исчезновению трещин, что не позволит накапливаться необходимому напряжению.

Ранее ученые проверили жизнеспособность архей в подобных Энцеладу условиях, связали необычную форму некоторых спутников Сатурна с аккрецией частиц из его колец, а также засомневались в молодости последних.

Тимур Кешелава

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.