Астрономы установили причину существования необычных гейзеров, бьющих из ледяной поверхности Энцелада — шестого по величине спутника Сатурна. Запущенный в 2004 году к системе Сатурна зонд Cassini немало удивил ученых, прислав на Землю снимки, запечатлевшие тонкие светлые фонтаны вещества, извергающегося в космическое пространство.
Эти струи состоят из водяного пара и микроскопических частиц льда, а бьют они не отовсюду, а из трещин, которыми пронизана ледяная корка Энцелада в районе южного полюса.
Глубина их достигает 500 метров, а протяженность — 130 километров. Ученые называют их «тигровыми трещинами». Открытие гейзеров заставило ученых говорить о наличии под поверхностью Энцелада подледных океанов, а астробиологи даже предполагают наличие в этом океане примитивных форм жизни. Некоторые астрономы вообще считают Энцелад наиболее пригодным для жизни местом в Солнечной системе за пределами Земли.
«Там есть жидкая вода, углерод, азот в форме аммиака и источник энергии. И нигде больше в Солнечной системе нет всего этого вместе», — заявил в 2011 году астробиолог из Исследовательского центра NASA в Эймсе Крис Маккей.
Однако до последнего времени причина существования подледного океана была неизвестна — ведь для его поддержания в жидком состоянии вещество надо постоянно подогревать. Механизмов разогрева всего два. Первый — это выделение тепла за счет естественного распада радиоактивных элементов в недрах спутника, например в его ядре. Второй — действие на Энцелад со стороны Сатурна приливных сил, вызывающих периодические деформации космического тела. Теоретические расчеты не могли однозначно отдать приоритет одной из версий.
В своей статье, опубликованной в журнале Nature, астроном Мэтт Хедман из Корнелльского университета изящно показал, что ледяные выбросы с Энцелада однозначно связаны именно с приливами. Хедман — признанный специалист по изучению Сатурна, его колец и спутников, он один из немногих ученых, которые планируют новые наблюдения и имеют приоритетный доступ к новейшим данным, присылаемым аппаратом Cassini.
В ходе эволюции из-за тех же приливных сил Энцелад, как и многие другие спутники в Солнечной системе, синхронизировал свое орбитальное вращение с вращением вокруг своей оси, навсегда повернувшись к Сатурну одним боком, подобно тому как это произошло когда-то с Луной. Однако приливы на этом не закончились.
Энцелад имеет слегка вытянутую орбиту и вращается вокруг Сатурна за 33 часа, то удаляясь от планеты, то приближаясь к ней, оказываясь то в большем, то в меньшем поле силы тяжести Сатурна.
Хедман с коллегами проанализировали 252 снимка Cassini, запечатлевших гейзеры Энцелада между 2005 и 2012 годом. И хотя разрешение камер не позволило разглядеть отдельные фонтаны, по яркости гейзеров астрономы смогли оценить их интенсивность в каждый момент съемки. Наблюдать струи вещества помогают микрочастицы льда, эффективно рассеивающие солнечный свет в широком диапазоне углов.
«Наблюдения со спектрометра покрыли фазы между положениями Энцелада в перицентре (ближайшей к Сатурну точке) и апоцентре (максимально удаленной точке).
Струи оказались ярче вблизи апоцентра орбиты, это доказывает, что приливные силы играют важную роль и определяют активность Энцелада», — уверен Хедман.
Этот вывод не безоснователен: наблюдения показали, что яркость струй Энцелада при движении от апоцентра к перицентру падает на три порядка. Кроме того, ученые заметили, что в 2005 году средняя интенсивность выбросов была в два раза больше, чем четыре года спустя. Полученные данные вполне соответствуют геофизическим расчетам, которые говорят о том, что трещины в ледяной поверхности тела должны испытывать максимальное напряжение и, вероятно, расширяться именно в момент максимального удаления тела от планеты, вокруг которой оно вращается.