Hydrotermalna aktywność na księżycu Saturna

Najnowsze wyniki badań z sondy Cassini wskazują, że na Enceladusie - księżycu Saturna, występuje aktywność hydrotermalna – na dnie podpowierzchniowego oceanu może występować gorąca woda.

Wnioski z badań opisano w czwartkowym wydaniu czasopisma „Nature”, informuje o nich także Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).

Księżyc Enceladus ma około 500 km średnicy. Jest jednym z wielu naturalnych satelitów Saturna, a także od wielu lat jednym z głównych celów badań sondy kosmicznej Cassini, w ramach misji prowadzonej przez NASA, ESA i Włoską Agencję Kosmiczną.

W roku 2005 sonda zarejestrowała gejzery wyrzucające lód i parę wodną w okolicach południowego bieguna księżyca. Od tamtej pory zespół naukowy misji zwiększył wysiłki badawcze dotyczące zrozumienia budowy struktury wewnętrznej obiektu. Ustalono, iż wyrzucane lodowe cząsteczki są bogate w sód, co sugeruje, że woda znajdowała się w kontakcie ze skałami. Oprócz tego pomiary pola grawitacyjnego wskazały na istnienie głębokiego na 10 km podpowierzchniowego oceanu w okolicach bieguna południowego. Ocean znajduje się poniżej warstwy lodu grubej na 30-40 km.

Najnowsze badania dotyczą czteroletniego okresu zbierania danych przez sondę Cassini, w powiązaniu z symulacjami komputerowymi i eksperymentami w laboratoriach naziemnych. Za pomocą jednego z instrumentów sondy naukowcy odkryli populację niewielkich ziaren pyłu, mających promienie od 2 do 8 nanometrów i znajdujących się na orbicie wokół Saturna. Ziarna te są bogate w krzem, co wyróżnia je spośród innych wodnych cząstek występujących w otoczeniu Saturna, w tym w jego pierścieniach.

Naukowcy postawili hipotezę, że bogate w krzem ziarna pochodzą z dna oceanu na Enceladusie, gdzie prawdopodobnie występują procesy hydrotermalne. Na dnie oceanicznym gorąca woda o temperaturze co najmniej 90 stopni Celsjusza powoduje rozpuszczanie minerałów ze skalistego wnętrza Enceladusa. Nie wiadomo, skąd pochodzi energia podgrzewająca wodę, ale jej źródłem może być połączenie grzania pływowego, rozpadu radioaktywnego i reakcji chemicznych.

Gdy gorąca woda przemieszcza się w górę, napotyka warstwy zimniejszej, co powoduje kondensację minerałów i powstanie nanoziaren unoszących się w wodzie. Ziarna te następnie przez wiele miesięcy, a być może nawet przez kilka lat przemieszczają się w pobliże powierzchni oceanu, a gdy trafią w pobliże otworów łączących podpowierzchniowy ocean z powierzchnią Księżyca, wzrastając ich rozmiary. Gdy ostatecznie zostaną wyrzucone przez gejzery, następuje z kolei erozja lodowych ziaren, odsłaniająca domieszki pochodzące od minerałów skalnych.

Na Ziemi ziarna krzemianowe są spotykane w piasku oraz w kwarcu. Najbardziej powszechnym procesem, w którym powstają, jest aktywność hydrotermalna. Naukowcy zbadali różne alternatywne wyjaśnienia dla ziaren z Enceladusa, ale wszystkie wyniki wskazują na ten najpowszechniejszy na Ziemi proces.

Oprócz publikacji w „Nature”, niedawno ukazał się także osobny artykuł w czasopiśmie „Geophysical Research Letters”, w którym naukowcy z misji Cassini raportują wyniki badań metanu wyrzucanego do atmosfery Enceladusa. Metan również może tworzyć się w procesach hydrotermalnych. (PAP)

cza/ agt/