Opvarmning af havmåne Enceladus i milliarder af år

Nok varme til at drive hydrotermisk aktivitet inde i Saturns havmåne Enceladus i milliarder af år kan genereres gennem tidevandsfriktion, hvis månen har en meget porøs kerne, en ny undersøgelse finder, arbejder til fordel for månen som en potentielt beboelig verden.

Et papir udgivet i Natur Astronomi præsenterer i dag det første koncept, der forklarer de centrale egenskaber ved Enceladus med en diameter på 500 km, som det blev observeret af det internationale Cassini-rumfartøj i løbet af sin mission, som sluttede i september.

Dette inkluderer et globalt salt hav under en isskal med en gennemsnitlig tykkelse på 20-25 km, udtynding til kun 1-5 km over det sydlige polarområde. Der, stråler med vanddamp og iskolde korn udsendes gennem sprækker i isen. Sammensætningen af ​​det udstødte materiale målt af Cassini omfattede salte og silica støv, tyder på, at de dannes gennem varmt vand - mindst 90 ° C - interagerer med sten i den porøse kerne.

Disse observationer kræver en enorm varmekilde, omkring 100 gange mere end det forventes at blive genereret af det naturlige henfald af radioaktive elementer i sten i dets kerne, samt et middel til at fokusere aktivitet på sydpolen.

Tidevandseffekten fra Saturn menes at være ved udbruddets oprindelse, der deformerer den iskolde skal ved push-pull-bevægelser, mens månen følger en elliptisk vej rundt om den gigantiske planet. Men energien produceret af tidevandsfriktion i isen, af sig selv, ville være for svag til at opveje varmetabet set fra havet - kloden ville fryse inden for 30 millioner år.

Som Cassini har vist, månen er tydeligvis stadig ekstremt aktiv, tyder på, at der sker noget andet.

"Hvor Enceladus får den vedvarende magt til at forblive aktiv, har altid været lidt af en mystik, men vi har nu overvejet mere detaljeret, hvordan strukturen og sammensætningen af ​​månens stenede kerne kunne spille en central rolle i at generere den nødvendige energi, "siger hovedforfatter Gaël Choblet fra University of Nantes i Frankrig.

I de nye simuleringer er kernen lavet af ukonsolideret, let deformerbar, porøs sten, som vand let kan trænge igennem. Som sådan, køligt flydende vand fra havet kan sive ind i kernen og gradvist varme op gennem tidevandsfriktion mellem glidende klippefragmenter, som det bliver dybere.

Vand cirkulerer i kernen og stiger derefter, fordi det er varmere end omgivelserne. Denne proces overfører i sidste ende varme til bunden af ​​havet i smalle fjer, hvor den interagerer stærkt med klipperne. Ved havbunden, disse fjer lukker ud i det køligere hav.

Et havbunden hotspot alene forventes at frigive så meget som 5 GW energi, svarer nogenlunde til den årlige geotermiske strøm, der forbruges på Island.

Sådanne havbundens hotspots genererer havfrugter, der stiger med et par centimeter i sekundet. Ikke kun resulterer fjerningerne i kraftig smeltning af isskorpen ovenfor, men de kan også bære små partikler fra havbunden, over uger til måneder, som derefter frigives til rummet af de iskolde jetfly.

I øvrigt, forfatternes computermodeller viser, at det meste vand skal bortvises fra månens polarområder, med en løbende proces, der fører til hot spots i lokaliserede områder, og dermed en tyndere isskal direkte over, i overensstemmelse med det, der blev udledt af Cassini.

"Vores simuleringer kan samtidig forklare eksistensen af ​​et hav i global skala på grund af stor varmetransport mellem det dybe indre og isskallen, og koncentrationen af ​​aktivitet i et relativt smalt område omkring sydpolen, og dermed forklare de vigtigste træk observeret af Cassini, "siger medforfatter Gabriel Tobie, også fra University of Nantes.

Forskerne siger, at de effektive sten-vand-interaktioner i en porøs kerne masseret af tidevandsfriktion kunne generere op til 30 GW varme over titusinder af millioner til milliarder af år.

"Fremtidige missioner, der er i stand til at analysere de organiske molekyler i Enceladus plume med en højere nøjagtighed end Cassini, ville være i stand til at fortælle os, hvis vedvarende hydrotermiske forhold kunne have givet liv mulighed for at dukke op, "siger Nicolas Altobelli, ESAs Cassini -projektforsker.

En fremtidig mission udstyret med ispenetrerende radar ville også kunne begrænse istykkelsen, og yderligere flybys - eller et kredsende håndværk - ville forbedre modellerne af interiøret, yderligere kontrol af tilstedeværelsen af ​​aktive hydrotermiske fjer.

"Vi flyver næste generations instrumenter, herunder jordgennemtrængende radar, til Jupiters havmåner i det næste årti med ESA's JUICE -mission, som specifikt har til opgave at forsøge at forstå havverdeners potentielle beboelighed i det ydre solsystem, "tilføjer Nicolas.