Nye modeller afslører indre kompleksitet af Saturn-månen

Et team fra Southwest Research Institute udviklede en ny geokemisk model, der afslører, at kuldioxid (CO ₂ ) fra Enceladus, en Saturns måne, der rummer hav, kan styres af kemiske reaktioner på havbunden. At studere røgen af ​​gasser og frosset havsprøjt frigivet gennem sprækker i månens iskolde overflade tyder på et indre mere komplekst end tidligere antaget.

"Ved at forstå sammensætningen af ​​fanen, vi kan lære om, hvordan havet er, hvordan det kom til at være sådan, og om det giver miljøer, hvor livet, som vi kender det, kunne overleve, " sagde SwRI's Dr. Christopher Glein, hovedforfatter af et papir i Geofysiske forskningsbreve skitsere forskningen. "Vi fandt frem til en ny teknik til at analysere fanesammensætningen for at estimere koncentrationen af ​​opløst CO ₂ i havet. Dette gjorde det muligt for modellering at undersøge dybere indre processer."

Analyse af massespektrometridata fra NASAs Cassini-rumfartøj indikerer, at overfloden af ​​CO2 ₂ forklares bedst ved geokemiske reaktioner mellem månens stenede kerne og flydende vand fra dets underjordiske hav. Integrering af denne information med tidligere opdagelser af silica og molekylært hydrogen (H ₂ ) peger på en mere kompleks, geokemisk forskelligartet kerne.

"Baseret på vores resultater, Enceladus ser ud til at demonstrere et massivt kulstofbindingseksperiment, " sagde Glein. "På jorden, klimaforskere undersøger, om en lignende proces kan bruges til at mindske industrielle udledninger af CO ₂ . Ved at bruge to forskellige datasæt, vi udledte CO ₂ koncentrationsintervaller, der på spændende vis ligner, hvad man ville forvente af opløsning og dannelse af visse blandinger af silicium- og kulstofholdige mineraler på havbunden."

Et andet fænomen, der bidrager til denne kompleksitet, er den sandsynlige tilstedeværelse af hydrotermiske åbninger inde i Enceladus. Ved jordens havbund, hydrotermiske ventilationskanaler udsender varmt, energirig, mineralholdige væsker, der tillader unikke økosystemer, der vrimler med usædvanlige væsner, at trives.

"Den dynamiske grænseflade mellem en kompleks kerne og havvand kan potentielt skabe energikilder, der kan understøtte liv, " sagde SwRI's Dr. Hunter Waite, hovedefterforsker af Cassini's Ion Neutral Mass Spectrometer (INMS). "Selvom vi ikke har fundet beviser for tilstedeværelsen af ​​mikrobielt liv i havet af Enceladus, det voksende bevis for kemisk uligevægt giver et fristende hint om, at beboelige forhold kunne eksistere under månens iskolde skorpe."

Det videnskabelige samfund fortsætter med at høste fordelene af Cassinis tætte forbiflyvning af Enceladus den 28. oktober, 2015, før missionens afslutning. INMS opdagede H ₂ da rumfartøjet fløj gennem fanen, og et andet instrument havde tidligere opdaget små partikler af silica, to kemikalier, der anses for at være markører for hydrotermiske processer.

"Særskilte kilder til observeret CO ₂ , silica og H ₂ indebærer mineralogisk og termisk forskellige miljøer i en heterogen klippekerne, " sagde Glein. "Vi foreslår, at kernen er sammensat af et kulsyreholdigt øvre lag og et serpentiniseret indre." Karbonater forekommer almindeligvis som sedimentære bjergarter såsom kalksten på Jorden, mens serpentinemineraler dannes af magmatiske havbundsbjergarter, der er rige på magnesium og jern.

Det foreslås, at hydrotermisk oxidation af reduceret jern dybt i kernen skaber H ₂ , mens hydrotermisk aktivitet, der skærer kvartsholdige kulsyreholdige bjergarter, producerer silica-rige væsker. Sådanne sten har også potentiale til at påvirke CO ₂ havets kemi via lavtemperaturreaktioner, der involverer silikater og karbonater ved havbunden.

"Konsekvenserne for muligt liv muliggjort af en heterogen kernestruktur er spændende, " sagde Glein. "Denne model kunne forklare, hvordan planetarisk differentiering og ændringsprocesser skaber kemiske (energi) gradienter, der er nødvendige for liv under overfladen."