Откуда у Энцелада «усы»

При сравнении снимков удивительных пылевых структур в окрестностях сатурнианского спутника Энцелада и результатов вычисления траекторий крошечных ледяных частиц, выбрасываемых гейзерами в его южном полушарии, астрономы убедились в полной работоспособности компьютерных моделей — последние хорошо воспроизводят как сами структуры, так и размеры и скорости составляющих их пылинок. В ходе исследования использовались изображения Сатурна и его спутника, полученные широкоугольной камерой зонда Cassini на протяжении семи лет (с сентября 2006 г. по июль 2013 г.).

Пылевые структуры, сформированные выбросами гейзеров у южного полюса Энцелада

Результаты работы были опубликованы в Astronomical Journal вместе с комментариями относительно физической природы обнаруженных формаций. Ученым удалось доказать, что каждая уникальная структура, напоминающая длинные извилистые шлейфы, может быть создана извержением определенного набора гейзеров на поверхности Энцелада, обнаруженных еще в 2005 г.2 Эти гейзеры выбрасывают в космос струи водяного пара и простых органических соединений, содержащие также мелкие частицы водяного льда.

На части снимков извилистые структуры прослеживаются до расстояния десятков тысяч километров от Энцелада, после чего они становятся неразличимыми на фоне сатурнианского кольца Е, внутри которого расположена орбита спутника. Строго говоря, почти сразу после открытия этих шлейфов появились предположения о том, что они являются результатом гейзерной активности, пополняющей запасы вещества в кольце Е — наиболее удаленного от Сатурна из всех колец, наблюдаемых в видимом диапазоне (его внутренний радиус равен примерно 180 тыс. км, внешний — 480 тыс. км).

Так выглядит типичная трещина у южного полюса Энцелада при взгляде сверху. В верхней части этого снимка, сделанного зондом Cassini, заметна «вуаль» продуктов извержения (газы с примесью мелких ледяных частиц).

Считается, что частицы кольца E постепенно мигрируют в атмосферу планеты-гиганта, обеспечивая транспортировку воды с Энцелада на Сатурн. Как показали предыдущие исследования, это приводит к образованию на последнем гигантского водяного облака и так называемого Большого Белого Пятна протяженностью свыше 10 тыс. км — урагана, возникающего примерно раз в 60 лет в каждом из сатурнианских полушарий. Но доказательства этого сценария до поры до времени оставались весьма призрачными и существовали только в теории.

Далее команда исследователей сосредоточилась на задаче определения размера частиц, из которых состоят шлейфы. Оказалось, что он ненамного превышает микрометр (миллионную часть метра), причем и в данном случае результаты моделирования находятся в хорошем согласии с измерениями, полученными с помощью других инструментов зонда Cassini. По мере анализа снимков, сделанных в разное время и с различных направлений, выяснилось, что пылевые структуры вблизи Энцелада весьма динамичны: на некоторых изображениях они почти исчезают.

Авторы работы подозревают, что изменения внешнего вида шлейфов должны быть связаны с циклическими вариациями приливных сил, вызывающих сжатия и растяжения тела спутника, синфазные с вращением Сатурна. Об этом могут свидетельствовать и результаты проведенных замеров ширины трещин, из которых прорываются гейзеры. Чем сильнее приливные напряжения, создающие условия для появления на поверхности Энцелада приподнятых участков — тем шире трещины и больше масштабы извержения вещества.

Однако проведенные вычисления предоставляют возможность более широкого взгляда на историю системы Сатурна. Рассматривая шлейфы как источник пополнения кольца E, ученые получают прекрасную возможность определения масштабов утечки вещества из недр Энцелада, что, в свою очередь, позволяет оценить реальное время жизни подповерхностного океана этого спутника, наличие которого уже доказано по результатам гравиметрических исследований.

На дне этого океана располагаются термальные источники, нагревающие воду до температуры около 90°C. Именно такого ее значения (в условиях спутника Сатурна) было бы достаточно, чтобы образующиеся ледяные частицы имели нужные размеры.

Ввиду своей значимости с точки зрения поисков возможной внеземной жизни, Энцелад станет основным объектом исследований на завершающем этапе миссии Cassini. Планируется проведение обширного цикла фотосъемки «ледяного шлейфа» и особенностей его структуры, а также детального изучения теплового ландшафта южных приполярных регионов этой луны.