Американские ученые разгадали загадку одного из самых необычных тел Солнечной системы — Энцелада. Энцелад — шестой по размеру спутник Сатурна, он был открыт еще в 1789 году астрономом Уильямом Гершелем. Два века объект оставался малоизученным, пока детально исследовать его не удалось при помощи межпланетных зондов «Вояджер». Однако совершенно по-новому взглянуть на этот необычный ледяной мир удалось лишь в 2005 году, когда до Сатурна добрался американский научный зонд Cassini.
Благодаря присланным им снимкам астрономы впервые разглядели в районе южного полюса спутника странные параллельные трещины, которые немало озадачили ученых. В новой работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, ученые объяснили происхождение этих трещин, почему они отстоят друг от друга на расстоянии 35 километров, и рассказали, почему Энцелад — единственное в Солнечной системе тело с подобными образованиями.
Трещины получили неофициальное название «тигровые полосы», их глубина достигает полукилометра, ширина — двух, а протяженность – 130 километров.
Спустя год после открытия они получили свои имена — рытвины Александрия, Каир, Багдад и Дамаск. Эти трещины сразу стали рассматриваться как доказательство наличия на Энцеладе подповерхностного океана и потому вызвали интерес даже не с точки зрения геологии, а с точки зрения астробиологии — сегодня Энцелад рассматривается как одно из самых перспективных в Солнечной системе мест для поиска жизни в будущем.
«Понимание тигровых полос важно потому, что это наиболее активные выходы подповерхностного океана, обнаруженные на ледяных спутниках в Солнечной системе, — пояснил автор работы Дуглас Хемингуэй из Института Карнеги в Вашингтоне. — До этого мои коллеги хотели понять, откуда взялась первая трещина, но мы пытались выяснить, почему их много и почему они примерно параллельны».
Использовав компьютерное моделирование и принципы теории упругости, ученые рассчитали, как ледяной панцирь Энцелада должен реагировать на постепенное нарастание льда. Выяснилось, что ключевым фактором в образовании трещин стала вытянутость орбиты спутника, которая заставляет его то удаляться, то приближаться к Сатурну. Эти движения вызывают внутри спутника приливы, за счет которых выделяется тепло, поддерживающее океан в жидком состоянии.
Деформации, которые испытывает панцирь, максимальны в полярных областях Энцелада, где глубина льда минимальна.
По мнению ученых, в прошлом по мере охлаждения спутника и нарастания льда на его южном полюсе поверхность не выдержала собственного давления и образовала первую трещину — скорее всего, это была трещина, именуемая Багдадом.
Однако эта трещина не скоро замерзла, позволяя воде поступать наружу, давить на поверхность, что и привело к образованию еще трех параллельных трещин. «Это вызвало изгибание льда, достаточное для образования трещин с промежутком 35 километров, — пояснил соавтор работы Макс Рудольф из Калифорнийского университета в Дэвисе. — Наша модель объясняет периодическое расположение трещин».
То, что в дальнейшем трещины не затянулись и по сей день продолжают оставаться источником водяных выбросов — также заслуга приливного воздействия. Деформация ледяного панциря спутника не дает этим ранам закрыться — трещины то сжимаются, то раскрываются, выплескивая воду из подледного океана.
По мнению ученых, собственная гравитация более крупного спутника была бы выше и потому не позволила бы трещинам постоянно открываться. Поэтому такие трещины ученые на наблюдают, например на спутнике Юпитера Европе.