U stalnoj želji da se otkriju tajne Saturna i njegovog sustava mjeseci, otkrivene su neke uistinu fascinantne stvari koje izazivaju strahopoštovanje. Osim stvari poput metanskih jezera i atmosfere bogate propanom ( titan ) do mjeseca koji podsjeća na Zvijezdu smrti ( mimici ), također postaje potpuno jasno da planet izvan Zemlje može skrivati unutarnje oceane, pa čak i izvanzemaljske organizme.
Nigdje to nije očitije nego na Enceladu, Saturnovom šestom najvećem mjesecu, koji također posjeduje neke od najzanimljivijih karakteristika u vanjskom Sunčevom sustavu. To uključuje duge vene plavog leda koje podsjećaju na pruge, a da ne spominjemo nevjerojatne perjanice vodenog leda koje su povremeno uočene kako izbijaju s južnog pola mjeseca. Oni pak podižu mogućnost tekuće vode ispod površine, a možda čak i života!
Otkriće i imenovanje:
Otkrio ga je 1789. William Herschel, Enceladus je dobio ime po jednom od divova u grčkoj mitologiji. Zapravo, svi veliki mjeseci Saturna nazvani su po Titanima, kao što je predložio sin Williama Herschela, John Herschel. Odabrao je ova imena jer je Saturn (u grčkoj mitologiji poznat kao Kronos) bio otac Titana.
Nasuprot tome, u skladu s konvencijama imenovanja IAU-a za Enceladus, značajke su imenovane po likovima i mjestima iz klasične pričeTisuću i jedna noć(aka.arapske noći).Udarni krateri su nazvani po likovima, dok su druge vrste obilježja – kao što su fose (duge, uske udubine), dorsa (grebeni), planitia (ravnice) i sulci (dugi paralelni žljebovi) nazvane po mjestima.
Usporedba veličine kronskog mjeseca Enceladusa, Mjeseca i Zemlje. Zasluge: NASA/JPL-Caltech/Tom Reding
Veličina, masa i orbita:
Sa srednjim polumjerom od 252 km, Enceladus je po veličini ekvivalentan veličini 0,0395 Zemlje (ili 0,1451 Mjeseca). Ali s masom od 1,08 × 10dvadesetkg, to je samo 0,000018 kao masivno. Planet ima vrlo mali ekscentricitet (0,0047) i kruži oko Saturna na prosječnoj udaljenosti (velika poluos) od 237,948 km, između orbita Mimasa i Tethys.
Enceladu je potrebno 32,9 sati (1,37 dana) da završi jednu orbitu oko Saturna, a trenutno je u orbitalnoj rezonanciji 2:1 s Dionom; što znači da završava dvije orbite Saturna za svaku orbitu koju završi Diona. Ova prisilna rezonancija je ono što održava Enceladusov orbitalni ekscentricitet i rezultira deformacijom plime i oseke, a rezultirajuća disipacija topline glavni je izvor grijanja za Enceladusovu geološku aktivnost.
Poput većine većih prirodnih satelita Saturna, Enceladus rotira sinkrono sa svojim orbitalnim periodom, držeći jedno lice usmjereno prema Saturnu. Planet također doživljava prisilnu libraciju, gdje se čini da oscilira u odnosu na druge Saturnove mjesece - što Enceladu također može osigurati unutarnji izvor topline.
Sastav i karakteristike površine:
Enceladus ima gustoću od 1,61 g/cm³, što je više od ostalih Saturnovih ledenih satelita srednje veličine, što sugerira sastav koji uključuje veći postotak silikata i željeza. Također se vjeruje da se u velikoj mjeri razlikuje između geološki aktivne jezgre i ledenog plašta, s tekućim vodenim oceanom smještenim između.
Mjerenja gravitacije NASA-ine letjelice Cassini i Deep Space Network sugeriraju da Saturnov mjesec Enceladus skriva veliki unutarnji ocean ispod svog južnog pola.Kreditna:NASA/JPL-Caltech
Postojanje ovog tekućeg vodenog oceana predmet je znanstvene rasprave od 2005. godine, kada su znanstvenici prvi put primijetili perjanice koje sadrže vodenu paru bljujući s južne polarne površine Enceladusa. Ovi mlaznici su sposobni ispuštati 250 kg vodene pare svake sekunde pri brzinama do 2189 km/h (1360 m/h) i doseći 500 km u svemir.
Godine 2006. utvrđeno je da su Enceladusovi perjanici izvor Saturnov E prsten i aktivno ga napunite . Prema mjerenjima koje je izvršio Cassini-Huygens sondom, te se emisije uglavnom sastoje od vodene pare, kao i od manjih komponenti poput molekularnog dušika, metana i ugljičnog dioksida. Daljnja opažanja zabilježila su prisutnost jednostavnih ugljikovodika kao što su metan, propan, acetilen i formaldehid.
Kombinirana analiza slikovnih podataka, masene spektrometrije i magnetosferskih podataka sugerira da promatrani južni polarni oblak izvire iz podzemnih komora pod tlakom. Intenzitet erupcija značajno varira zbog promjena u Enceladusovoj orbiti. U osnovi, perjanice su oko četiri puta svjetlije kada je Enceladus u apoapsi (najudaljeniji od Saturna), što je u skladu s geofizičkim izračunima koji predviđaju da će južne polarne pukotine biti pod manjom kompresijom, čime se otvaraju šire.
Postojanje podzemnih voda potvrđeno je zahvaljujući dokazima koje je pružioCassinimisija 2014. To je uključivalo mjerenja gravitacije dobivena tijekom preleta 2010.-2012., koja su potvrdila postojanje južnog pola podzemni ocean tekuće vode unutar Encelada s debljinom od oko 10 km.
Umjetnički prikaz moguće hidrotermalne aktivnosti koja se može odvijati na i ispod morskog dna Enceladusa. Zasluge: NASA/JPL
Osim toga, tijekom Prolet 14. srpnja 2005 , Cassini sonda je također otkrila prisutnost izlazne unutarnje topline u južnom polarnom području. Te su temperature bile previsoke da bi se mogle pripisati solarnom grijanju, a u kombinaciji s aktivnošću gejzira, činilo se da ukazuje na to da je unutrašnjost planeta još uvijek geološki aktivna.
Daljnja istraživanja mjerenja Enceladove libracije dok kruži oko Saturna snažno sugeriraju da je cijela ledena kora odvojena od stjenovite jezgre, što bi značilo da je ocean ispod njegove površine čitav planet. Količina libracije implicira da je ovaj globalni ocean dubok oko 26 do 31 kilometar (u usporedbi s Zemljinom prosječnom dubinom oceana od 3,7 kilometara).
Promatranja površine Enceladusa otkrila su pet tipova terena – kraterirani teren, glatki (mladi) teren, grebenasti teren (često graniči s glatkim područjima), linearne pukotine, skarpe, korita i utore. Pregledi terena s kraterima, glatkih ravnica i drugih značajki ukazuju na razinu ponovnog izlaganja koja sugerira da je tektonika važan čimbenik u geološkoj povijesti Enceladusa.
Nedavna opažanja odCassinipružili su bliži pogled na distribuciju i veličinu kratera. Ove značajke IAU je nazvao prema likovima i mjestima iz Burtonovog prijevodaKnjiga Tisuću i jedne noći– tj. krater Shahrazad, ravnice Diyar, depresija Anbar.
Umjetnički dojam pogleda na Saturn s Enceladusa, s gejzirima koji eruptiraju s desne strane u prvom planu. Zasluge: Michael Carroll
Glatkim ravnicama dominira svježi čisti led, što daje Enceladu možda najreflektirajuću površinu u Sunčevom sustavu (s vizualnim geometrijskim albedom od 1,38). Ova područja imaju nekoliko kratera, što ukazuje da su vjerojatno mlađi od nekoliko stotina milijuna godina. Osim toga, relativna mladolikost ovih krajeva je pokazatelj da kriovulkanizam a drugi procesi aktivno obnavljaju površinu.
Stariji teren nije samo krateriran, već su uočeni i brojni lomovi - što sugerira da je površina bila podložna opsežnim deformacijama od nastanka kratera. Neka područja pokazuju regije bez kratera, što ukazuje na velike događaje ponovnog izrona u geološki nedavnoj prošlosti. Pukotine, ravnice, valoviti teren i druge deformacije kore također ukazuju da je Enceladus geološki aktivan.
Jedna od dramatičnijih vrsta tektonskih značajki pronađenih na Enceladusu su njegovi rascjepni kanjoni. Ovi kanjoni mogu biti dugi do 200 km, široki 5–10 km i duboki 1 km. Takva su obilježja geološki mlada, jer presijecaju druga tektonska obilježja i imaju oštar topografski reljef s istaknutim izdanima uz strane litica.
Dokazi o tektonici na Enceladu također su izvedeni iz užljebljenog terena, koji se sastoji od traka zakrivljenih formacija i grebena koji često odvajaju glatke ravnice od kraterskih područja. Drugi su duboki prijelomi, koji se često nalaze u pojasevima koji sijeku kraterski teren, a na koje je vjerojatno utjecalo stvaranje oslabljenog regolita nastalog udarnim kraterima.
Enceladus, koji prikazuje poznatu značajku 'Tigrove pruge' - niz prijeloma vezanih s obje strane šarenim ledom. Zasluge: NASA/JPL/Institut za svemirske znanosti
Linearni žljebovi se također mogu vidjeti kako sijeku druge tipove terena, kao što su pojasevi utora i grebena. Poput dubokih pukotina, oni su među najmlađim obilježjima na Enceladu. Međutim, neki linearni žljebovi su omekšani poput kratera u blizini, što sugerira da su stariji. Na Enceladu su također uočeni grebeni, iako su relativno ograničenog opsega i visoki su i do jednog kilometra.
Ostale zanimljive značajke uključuju ' Tigrove pruge “: niz prijeloma s obje strane omeđenih grebenima u južnom polarnom području koji su okruženi krupnozrnatim vodenim ledom boje mente zelene boje. Čini se da su ovi lomovi najmlađa obilježja u ovoj regiji, a u kombinaciji s nedostatkom udarnih kratera na ovom području, dodatni su dokaz geološke aktivnosti.
Atmosfera:
Saturnov mjesec Enceladus ima atmosferu veću od atmosfere svih ostalih u Sunčevom sustavu, s izuzetkom titan . Izvor atmosfere pripisuje se periodičnom kriovulkanizmu, koji dovodi do istjecanja plinova i para s površine ili iz unutrašnjosti. Dokaz slabe atmosfere dolazi iz očitanja magnetometra koje je daoCassiniistraga 2005.
To se sastojalo od povećane detekcije u snazi ionskih ciklotronskih valova, koji nastaju interakcijom ioniziranih čestica i magnetskih polja. Tijekom sljedeća dva susreta, tim magnetometra utvrdio je da su plinovi u atmosferi Encelada koncentrirani iznad južnog polarnog područja, s tim da je gustoća atmosfere daleko od pola mnogo niža.
Gejziri vodene pare koji izbijaju s južnog pola Enceladusa. Zasluge: NASA/JPL
Slično kao i sadržaj mlaznih perjanica, ova atmosfera se sastoji prvenstveno od vodene pare (91%), ali također pokazuje znakove manjih komponenti poput molekularnog dušika (4%) i ugljičnog dioksida (3,2%). Također postoje dokazi jednostavnih ugljikovodika, koji imaju oblik metana (1,7%), kao i količine propana, acetilena i formaldehida u tragovima.
nastanjivost:
Još od otkrića Enceladusovih gejzira i dokaza koji upućuju na unutarnji ocean, znanstvenici su nagađali o mogućnosti postojanja života na Enceladusu. Budući da reflektira toliko sunčeve svjetlosti, srednja temperatura površine u podne doseže samo -198 °C, što ga čini nešto hladnijim od drugih kronijskih satelita. Međutim, unutar jezgre postoji više naznaka života.
Njegova rezonancija s Dioneom pobuđuje njegov orbitalni ekscentricitet, koji plimne sile vlažu, što rezultira plimnim zagrijavanjem njegove unutrašnjosti. To nudi moguće objašnjenje njegove geološke aktivnosti, a također sugerira da su njezini unutarnji oceani topliji bliže jezgri. Osim toga, geološki modeli su pokazali da je velika stjenovita jezgra porozna, dopuštajući vodi da teče kroz nju kako bi pokupila toplinu.
DO model Enceladovog oceana kreirali Christopher R. Glein i sur. (2015) sugerira da ima alkalni pH od 11 do 12. Ovaj visoki pH (alkalni) tumači se kao posljedica serpentinizacije hondritske stijene, što dovodi do stvaranja molekularnog vodika (H²). Ovaj geokemijski izvor energije metanogeni mikrobi mogu metabolizirati kako bi osigurali energiju za život.
Prisutnost unutarnjeg slanog oceana s izvorom energije i jednostavnim organskim spojevima jaki su pokazatelji da mikrobi mogu postojati bliže jezgri, gdje je voda topla i gdje postoje osnovni građevni blokovi života.
Istraživanje:
Iako je prvi put otkriven krajem 18. stoljeća, astronomi nisu znali mnogo o ovom mjesecu dugi niz stoljeća. Tek kada su ga u nizu preleta prvi put posjetila NASA-ina dvojica Putovati svemirske letjelice 1980-ih da su određene stvari počele postati očite u vezi s Enceladom.
Umjetnikov dojam o Voyageru 1 koji stiže do Saturna i njegovog sustava mjeseca. Zasluge za sliku: NASA/JPL – Caltech
Za početak,Putovatimisije su pokazale da planet ima promjer od samo 500 km (310 milja), što ga čini manjim od jedne desetine promjera najvećeg Saturnovog mjeseca Titana. Također su primijetili da je većina površine prekrivena svježim, čistim ledom; dajući mu čisti, snježnobijeli izgled koji također privlači gotovo 100% sunčeve svjetlosti koja pada na njegovu površinu.
ThePutovati1misija je također potvrdila da je Enceladus ugrađen u najgušći dio Saturnova difuznog E-prstena. U kombinaciji s prividnim mladenačkim izgledom površine,Putovatiznanstvenici su sugerirali da se E-prsten sastojao od čestica ispuštenih s Enceladove površine. ThePutovanje 2mission je pružio bolje fotografije od prethodnika, potvrđujući prisutnost mladenačke površine, ali i druge značajke.
Do 2005. godine,Cassinisvemirske letjelice počele su izvoditi višestruke bliske letove oko Encelada, otkrivajući njegovu površinu i okoliš s više detalja. Posebno,Cassiniotkrili vode bogate perjanice koje izlaze iz južnog polarnog područja Encelada, što je postalo predmet mnogih istraživanja i nagađanja.
Cassinije pružio snažne dokaze da Enceladus ima ocean s izvorom energije, hranjivim tvarima i organskim molekulama, što Enceladus čini jednim od najboljih mjesta za proučavanje potencijalno nastanjivog okruženja za izvanzemaljski život.Nasuprot tome, smatralo se da je voda na Jupiterovom mjesecu Europa nalazi se ispod mnogo debljeg sloja leda.
Umjetnička ilustracija svemirske letjelice Cassini. Zasluge za sliku: NASA/JPL
Cassini 'Najnoviji prelet dogodio se 14. listopada 2015., prošavši Mjesec na visini od 1839 kilometara (1142 milje) iznad sjevernog polarnog područja. Ovo je bio prvi put daCassinibio u mogućnosti promatrati sjeverno polarno područje, zbog činjenice da je u svim prethodnim prilikama sjeverno područje doživljavalo svoj zimski ciklus i da ga je prikrivala tama.
Cassinijevi instrumenti snimili su višestruke površinske značajke, uključujući kratere (od kojih mnogi izgledaju kao da se tope), lomove i bore. Vjeruje se da su potonje značajke pokazatelj da se Mjesečeva brzina okretanja promijenila, što može biti još jedan pokazatelj da je površina prošla kroz više epizoda geološke aktivnosti tijekom većeg dijela svog života.
OtkrićaCassinije napravio na Enceladusu potaknuli su studije o konceptima daljnjih misija. 2013. NASA je predložila moguću misija povratka uzorka na Enceladus koji bi uključivao jeftin orbiter. Ova će misija pokrenuti tijekom 2020-ih i trajati 15 godina.
Još jedan prijedlog za prelet sondom, poznat kao Putovanje do Encelada i Titana (JET) bi analizirao sadržaj oblakain-situ.Predložena kao odgovor na NASA-inu objavu mogućnosti otkrića iz 2010. godine, misija bi uključivala orbiter koji bi provodio istraživanja masene spektroskopije visoke razlučivosti Encelada i Titana, procjenjujući njihov biološki potencijal.
The Njemački svemirski centar također je predložio proučavanje nastanjivosti Enceladusovog podzemnog oceana pomoću Enceladus Explorer , i dva koncepta misije usmjerena na astrobiologiju ( Enceladus Life Finder i Životna istraga za Enceladus ). Godine 2007. Europska svemirska agencija (ESA) predložila je slanje sonde na Enceladus u misiji koja će se kombinirati s proučavanjem Titana – poznatom kao Tandem (Misija Titan i Enceladus).
Osim toga, tu je i Misija sustava Titan Saturn (TSSM), zajednički prijedlog NASA/ESA vodeće klase za istraživanje Saturnovi mjeseci (s fokusom na Enceladus).TSSMse natjecao protiv Misija sustava Europa Jupiter (EJSM) prijedlog za financiranje. U veljači 2009. objavljeno je da je NASA/ESA dalaEJSMprioritet misije ispredTSSM, iakoTSSMnastavit će se proučavati i ocjenjivati.
Enceladus je primamljiva meta za buduća istraživanja i istraživanja, i to s dobrim razlogom. Za početak, to je jedno od rijetkih tijela Sunčevog sustava (uz Zemlju, Io i Triton ) da ima potvrđenu suvremenu vulkansku aktivnost. Drugo je jasna mogućnost da život postoji ispod njegove ledene površine, slično kao Europa. Ali s Enceladusom bi dolazak do mjesta gdje bismo mogli proučavati taj život bio mnogo lakši.
Kao takav, gotovo je sigurno da će sve misije na Saturn i/ili vanjski Sunčev sustav u nadolazećim godinama vjerojatno uključivati blizak prelet Encelada. Možda ćemo čak uskočiti u lander i vodenog istraživača da ispitamo površinu i vrh ispod nje!
Napisali smo mnogo članaka o Enceladusu za Universe Today. Evo članka o sol pronađena u perjanicama s Encelada , i mogućnost tekućeg oceana na Enceladu .
A ovdje je sažetak Cassinijeva najzanimljivija otkrića .
Ako želite više informacija o Enceladu, provjerite NASA-in vodič za istraživanje Sunčevog sustava , a ovdje je poveznica na a cool mozaička slika Encelada .
Snimili smo epizodu Astronomy Cast sve o Saturnovim mjesecima. Slušaj ovdje, Epizoda 61: Saturnovi mjeseci .
Izvori:
