— знак Сатурна

Карта Южного полярного региона Энцелада (ноябрь 2006)

Этот захватывающий снимок сделан сразу после самого близкого пролета Энцелада космического аппарта Cassini 9 октября 2008. Кратеры — очень редкое явление на ландшафте южной полярной области. Вместо них поверхность изобилует переломами, изгибами и горными хребтами. Сине-зеленые области на снимке покрыты ледяными глыбами. «Тигровые полосы» видны около терминатора.

Около вершины заметные горные хребты — Ebony (Черное дерево) и Cufa Dorsae. Эта мозаика в исскуственных цветах была создана из 28 изображений, полученных из семи последовательных положениий, узкоугольной камерой "Кассини". В каждом положении, используя фильтры, чувствительные к ультрафиолетовому, видимому и инфракрасному свету (охват длин волн от 338 до 930 нм), были получены четыре изображения, которые затем были объединены, чтобы создать индивидуальные структуры.

Cамая заметная особенность этого снимка — борозда Лэбтэйт (Labtayt Sulci), глубиной около одного километра отклоняющаяся к северу пропасть, расположенная выше центра изображения.

В этом усиленном цветном изображении области, которые кажутся сине-зелеными, как думают [ученые], покрыты б́ольшими гранулами чем те, которые кажутся белыми или серыми.

Центру кадра соответствует точка с координатами 64,49° ю.ш. и 283,87° з.д. Оригинальные изображения имели разрешение от 180 до 288 метров в пикселе и были получены на расстояниях в пределах от 30 000 до 48 000 км, поскольку космический корабль уходил от Энцелада. Угол (фаза) между Солнцем, Энцеладом и "Кассини" составлял 73°.

источник: NASA/JPL/Space Science Institute (перевод АК)

Как "работают" криовулканы Энцелада?

В 2007-м все <...> детали [наблюдений] удалось связать в более-менее стройную картину, но в ней не хватало ключевого звена: объяснения энергетической подпитки такого криовулканизма, ведь для неё требуется источник энергии мощностью, по меньшей мере, в шесть гигаватт.

Ведущей версией стало приливное трение в "живой коре" спутника, обладающего эллиптической орбитой. Хотя Энцелад обращён всегда одной стороной к Сатурну (как Луна к Земле), последний в его небе слегка смещается с запада на восток и обратно по мере бега спутника. И ещё у Энцелада имеется резонанс (2:1) с орбитальным обращением луны Дионы.

Всё это может поставлять энергию ледяной "обёртке" нашего героя и поддерживать при плюсовой температуре его солёный подлёдный океан.

Увы, по последним оценкам, мощность "приливной грелки" приблизительно на пару порядков ниже, чем требуется для наблюдаемой активности. Учёные пришли к тому, с чего и начали — фонтаны сатурнианской луны необъяснимы.

Крейг О'Нилл	Francis Nimmo

Теперь же существенное уточнение картины получили Крейг О'Нилл (Craig O'Neill) из австралийского университета Маккуори (Macquarie University) и Френсис Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета в Санта-Круз. Они построили и проиграли на компьютере подробнейшую модель внутренностей Энцелада и его "плитотектоники". И пусть это всего лишь расчёт, составлен он комплексно, со всеми данными, собранными Cassini за несколько лет работы в системе Сатурна.

Ниммо удалось получить ответ на вопрос, заданный им самим полтора года назад: тогда учёный и его коллеги установили, что океан Энцелада неуклонно идёт к замерзанию. По уточнённым данным, темп тепловых потерь на спутнике превышает скорость поставки энергии от приливов в 3,5 раза как минимум. И это, казалось, убивало идею приливной генерации фонтанов – за счёт чего они работают?

Ныне гипотезу удалось вернуть к жизни и даже свести в энергетике крошечной планетки дебет с кредитом. Для этого, как гласит пресс-релиз Лаборатории реактивного движения (JPL), учёным пришлось прибегнуть к аналогии с лава-лампой.

По новой модели тепло в недрах спутника формирует зону тёплого льда, отдельные (самые нагретые) пузыри которого, будучи чуть менее плотными, чем лёд холодный, начинают очень медленно подниматься вверх, словно капли парафина в лавовой лампе. Одновременно они вытесняют более плотный лёд вниз.

Понятие "тёплый" тут, конечно, относительно. По вычислениям авторов исследования, температура этих пузырей составляет около нуля по Цельсию. Но это много в сравнении с обычным льдом вне зоны тигровых полос, который у поверхности спутника имеет температуру −193 °C.

По мере подъёма "лавовые" ледяные пузыри начинают таять, в них формируется всё больше и больше жидкости. Трение стен разломов вблизи поверхности луны (подвижности коры способствует, конечно, глубинный океан, отделяющий ледяной панцирь спутника от каменного ядра) добавляет тепла этим пузырям, из которых и берут своё начало фонтаны.

Схема "работы" внутренностей южного полярного региона Энцелада по версии Ниммо. (иллюстрация NASA/JPL)

Важно, что прибытие очередных порций подогретых ледяных пузырей к поверхности спутника происходит периодически, так же как и в лава-лампе мы можем наблюдать регулярные смены у её верхушки крупных пузырей парафина.

По компьютерной модели выходит, что "перевороты", перепахивающие и обновляющие часть поверхности Энцелада, продолжаются всего 10 миллионов лет каждый, а эти активные эпохи разделяют полосы штиля, длящиеся от 0,1 до 1-2 миллиардов лет. В паузах луна копит приливную энергию, не расходуя её почём зря.

Этот "аккумулятор" и отвечает за нынешний всплеск активности спутника, несмотря на низкий средний темп поступления приливной энергии (по ряду причин "тяготеющей" к югу спутника). Просто криовулканизм на ледяной луне работает всего 0,5-10% от общего времени существования спутника, да и "включался" он, вероятно, считанные разы. "Cassini, похоже, поймал Энцелад в середине отрыжки", — образно пояснил открытие Френсис.

Ну а эта "революционная активность", в свою очередь, объясняет большое различие в возрасте поверхности Энцелада в его северном полушарии (4,2 миллиарда лет), на экваторе (от 170 млн до 3,7 млрд лет) и на юге (0,5-100 млн). Кстати, по численной модели одно такое событие обновляет от 10% до 40% поверхности Энцелада, что согласуется с площадью нынешнего активного региона на юге (10% от общей поверхности).

Механизм регулярных, притом довольно редких "катастроф", перемежающихся с длительными эпохами "застоя", косвенно играет на руку и тому предположению, что сами тигровые полосы могут оказаться куда более динамичными и молодыми образованиями, чем окружающий их тёплый район.

Во всяком случае, по некоторым оценкам (основанным на скорости деградации поверхностного льда под действием космических лучей), данным разломам может быть всего от 10 до 1000 лет, что по меркам срока жизни луны Сатурна — просто миг. Нужно ли пояснять, как широко в таком случае исследователям чудес космоса улыбнулась Фортуна?

источник: Мембрана

Пол Хелфенстейн

«На Энцеладе найдены следы спрединга коры, похожего на земной, но с экзотическим отличием: спрединг происходит в одном направлении, подобно движению ленты конвейера, — пояснил на заседании Американского геофизического союза Пол Хелфенстейн (Paul Helfenstein) из Корнеллского университета.

— Асимметричность спрединга необычна для Земли и пока не до конца понятна... Мы не знаем точно, какие геологические механизмы контролируют такой спрединг, но видим области дивергенции и роста хребтов, очень похожие на земные, что означает действие подповерхностного нагрева и конвекции».

Таким образом, «тигровые полосы» являются неким аналогом серединно-океанских хребтов Земли, где вулканический материал поднимается из недр и обновляет кору. Используя снимки южной области Энцелада, Хелфенстейн реконструировал возможную историю развития «тигровых полос». Кроме того, снимки, выполненные во время пролетов, доказывают, что выброшенное вещество, сконденсировавшись, может создавать ледяные пробки в старых жерлах, перекрывая их, и при этом открываются новые.

Кристофер Расселл

Выбросы Энцелада влияют на систему Сатурна, пополняя свежим материалом систему колец, ионизированными газами — магнитосферу гиганта.
«Ионы, которые добавляются в магнитосферу, нужно разогнать от орбитальной скорости Энцелада до скорости вращения Сатурна, — отвечает Кристофер Расселл
(Christopher T. Russell) из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе.
— И чем больше материала поступает из плюма, тем сложнее Сатурну делать это, и тем дольше он разгоняет новый материал».

Тем временем завершился спор относительно происхождения гейзеров: берут ли они начало в подповерхностном океане или это следствие какого-либо другого процесса.
Как стало известно в июне 2009 г., ученые из Института ядерной физики Общества Макса Планка обнаружили следы хлорида и карбоната натрия в ледяных частицах самого внешнего кольца Сатурна [кольцо Е]. Такие соли могли попасть туда только с водой, выброшенной гейзерами Энцелада, а это требует присутствия жидкой воды для переноса их к поверхности от силикатного ядра спутника.

Водяной пар, органические компоненты, тепловые извержения и возможный подледный океан Энцелада делают эту луну интригующей для астробиологов, ищущих возможныe места появления жизни.

источник: Новости космонавтики № 8, 2009

март 2010

Иллюстрация из вышедшего 1 июня 2006, журнала Nature (Природа). Здесь показано внутреннее устройство Энцелада.

Теплый, имеющий малую плотность материал, выходит на поверхность изнутри скалистого ядра (красный цвет) и ледяной оболочки (желтый цвет). Проведенное исследование говорит, что низкая плотность области Южного полюса Энцелада образовалась, возможно, вследствии его вращения.

В части изображения использованы снимки, полученные в видимом свете КА "Кассини", которые были изменены с целью показа внутренней структуры. Камеры "Кассини" захватили гигантское перо (plume), извергающее ледяные частицы в космос.

источник: NASA/JPL/Space Science Institute
(перевод АК)

Кадр из анимации прохождения звезды Альнитак — Дзета Ориона (ζ Orionis), которая показывает новую структуру, плотность и состав перьев (plume) Энцелада. Изображения были получены ультрафиолетовым спектрографом [Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)] КА "Кассини" во время наблюдения прохождения звезды за шлейфом Энцелада 24 октября 2007.

Изменения света звезды, потускневшего в этом проходе через шлейф, позволили спектрографу определить физический и химический состав выбросов. Спектрограф обнаружил, что четыре потока газа состоят из водяного пара высокой плотности. Плотность водяных паров оказалась в два раза выше, чем плотность газа, составляющего широкий шлейф, который окружает каждую струю.

Эти измерения подтвердили теоретический анализ выполненный до облета и показали, что очень тесные пролеты Энцелада в прошлом были безопасными для Кассини, даже в ходе пролета шлейфа 12 марта 2008.

Анимацию прохождения звезды (1,52 Мб)
можно посмотреть здесь

источник NASA/JPL/Space Science Institute
(перевод АК)

Мозаика составлена из кадров, полученных аппаратом Cassini во время близкого пролета Энцелада 31 октября 2008 г. Показан разлом Багдад (Baghdad sulcus). Разрешение — 12,3 метра в пикселе.

фото NASA/JPL/Space Science Institute

Разлом Дамаск (Damascus sulcus).
[Желтые круги обозначают районы, где образуются гейзеры]. Изображение было получено узкоугольной камерой Cassini 31 октября 2008, на расстоянии приблизительно 5 568 км от Энцелада. Угол (фаза) между Солнцем, Энцеладом и "Кассини" равен 75°. Масштаб изображения составляет 33 метра в пикселе.

Источник: NASA/JPL/Space Science Institute

Крошечные частицы льда, рассеянные в пространстве, легче всего увидеть в направлении на Солнце. Горы и долины видны по краю силуэта спутника.

Иллюстрация из статьи
Каролин Порко "Беспокойный Энцелад". Перевод Сурдина В.Г.

Источники: NASA/JPL/Space Science Institute:
условия съемки, оригинальное изображение