Enceladus spilder sine indvolde gennem slag-slip-bevægelse
I løbet af sin elliptiske bane bliver månen Enceladus klemt ujævnt af Saturns tyngdekraft og deformeres fra en sfærisk form til en fodboldform og tilbage igen. Denne cykliske stress forårsager et fænomen kaldet "tidevandsopvarmning" i Enceladus og spreder nok energi til at opretholde, hvad der menes at være et globalt hav under månens iskolde skorpe.
Ved Enceladus' sydpol sprøjter et stort antal jetfly iskolde partikler ud fra et sæt takkede, 150 kilometer lange forkastninger - kendt som tigerstribeforkastningerne - og dette udstødte materiale smelter sammen over månens overflade og danner en fane. Prøver af dette fanemateriale analyseret af NASAs Cassini-mission tyder på, at de kemiske forhold, der menes at være nødvendige for liv, kan eksistere i havet dybt under Enceladus' overflade.
Nu bruger ny forskning ledet af kandidatstuderende Alexander Berne (MS '22), der arbejder sammen med Mark Simons, John W. og Herberta M. Miles professor i geofysik og direktør for Brinson Exploration Hub ved Caltech, en detaljeret geofysisk model til at karakterisere bevægelsen af disse tiger-stribe forkastninger og giver ny indsigt i de geofysiske processer, der styrer jetaktivitet.
At forstå disse og andre faktorer – såsom i hvilket omfang jetmaterialet repræsenterer hav under overfladen, hvor længe jetfly har været aktive, topografien af dens isskal og så videre – er afgørende for at få et detaljeret billede af månens potentielle beboelighed over tid.
Artiklen har titlen "Jetaktivitet på Enceladus forbundet med tidevandsdrevet slag-slip-bevægelse langs tigerstriber" og blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Geoscience den 29. april.
Fanen over Enceladus' sydpol varierer i intensitet, vokser og aftager i styrke for at producere to bemærkelsesværdige lyse emissionstoppe under månens 33-timers kredsløb omkring Saturn. Det er blevet teoretiseret, at tidevandskræfter får tigerstribeforkastningerne til at åbne og lukke som en elevatordør, hvilket giver dem mulighed for at udsende mere eller mindre materiale i cyklusser, der svarer til disse tidevand.
Sådanne modeller er imidlertid ikke i stand til nøjagtigt at forudsige timingen af spidser i lysstyrken af fanen. Mere problematisk:Denne fejlåbningsmekanisme kræver mere energi, end der forventes at være tilgængelig fra tidevandskraft alene.
Den nye undersøgelse tyder på, at observerede variationer i Enceladus' fanestyrke kan skyldes, at tigerstribeforkastningerne bevæger sig på en slag-slip måde, hvor den ene side skærer forbi den anden, svarende til stilen med forkastningsbevægelser, der producerer jordskælv langs forkastninger som Californiens San Andreas. Den energi, der kræves til en sådan fejlbevægelse, er betydeligt mindre end krævet af åbne-/lukkemekanismen.
Berne og kollegaer udviklede en sofistikeret numerisk model til at simulere slag-slip-bevægelse langs Enceladus' fejl. Disse modeller overvejer også friktionens rolle mellem forkastningenes iskolde vægge, som får deformation til at være følsom over for både kompressionsspændinger, der har tendens til at klemme forkastningen, og forskydningsspændinger, der har tendens til at drive slip på forkastningen.
Den numeriske model er i stand til at simulere glidning langs tigerstriberne på en måde, der matcher variationerne i variationer i fanens lysstyrke såvel som rumlige variationer i overfladetemperatur, hvilket tyder på, at jetstrålerne faktisk er styret af slag-slip-bevægelse over Enceladus' kredsløb.
Forskerne teoretiserer, at de individuelle jetfly opstår ved "træk-fra hinanden" i forkastningerne - bøjede forkastningssektioner, der åbner sig under regional slag-slip-bevægelse. Nylig separat forskning fra JPL undersøgte også tiger-stribe-regionen og fandt geologiske beviser for pull-aparts langs forkastningerne, placeret lige ved placeringen af jetflyene.
"Vi ser nu ud til at have både geologiske og geofysiske grunde til at have mistanke om, at jetaktivitet forekommer ved træk langs Enceladus' tigerstriber," siger Berne.
I 2005 fløj Cassini-missionen forbi Enceladus, prøvede jetmaterialet og opdagede, at fanen indeholder elementer som kulstof og nitrogen, hvilket indikerer, at det underjordiske hav i øjeblikket kunne have gunstige forhold for livet. Ud over tilstedeværelsen af disse og andre kemiske komponenter kræves vigtige geofysiske forhold – såsom tilstrækkelig varmeproduktion og næringsstofflux mellem kernen, havet og overfladen – for at kunne bebos.
"For at livet kan udvikle sig, skal betingelserne for beboelighed være rigtige i lang tid, ikke bare et øjeblik," siger Simons. "På Enceladus har du brug for et hav med lang levetid. Geofysiske og geologiske observationer kan give vigtige begrænsninger for dynamikken i kernen og skorpen såvel som i hvilket omfang disse processer har været aktive over tid."
"Detaljerede målinger af bevægelse langs tigerstriberne er nødvendige for at bekræfte hypoteserne i vores arbejde," siger Berne. "For eksempel har vi nu kapacitet til at afbilde fejlglidninger, såsom jordskælv, på Jorden ved hjælp af radarmålinger fra satellitter i kredsløb.
"Anvendelse af disse metoder på Enceladus skulle give os mulighed for bedre at forstå transporten af materiale fra havet til overfladen, tykkelsen af isskorpen og de langsigtede forhold, som kan gøre det muligt for liv at danne og udvikle sig på Enceladus."
Flere oplysninger: Alexander Berne et al., Jetaktivitet på Enceladus forbundet med tidevandsdrevet slag-slip-bevægelse langs tigerstriber, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01418-0
Journaloplysninger: Natur Geoscience
Leveret af California Institute of Technology
Varme artikler
-
Anden videnskabelig ballonopsendelse fra AntarktisPaneler indlæses på X-Calibur som forberedelse til lancering fra McMurdo Station, Antarktis. Kredit:Dana Braun Washington University i St. Louis meddelte, at dets X-Calibur-instrument, et teleskop -
Stigningen og faldet af Ziggy-stjernedannelsen og det rige støv fra gamle stjernerFordeling af støv og iltgas sporet af ALMA er vist i rødt og grønt, henholdsvis, mens fordelingen af stjerner fanget af HST er vist i blåt. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble-rumteleskopet -
Billede:Etna bryder udKredit:indeholder modificerede Copernicus Sentinel-data (2017), behandlet af ESA Dette billede af lavaen, der flyder fra Etna på Sicilien, Italien, blev fanget i dag kl. 10:45 GMT (11:45 CET) af C -
Astronomer opdager den største eksplosion i universets historieDette ekstremt kraftige udbrud fandt sted i Ophiuchus-galaksehoben, som ligger omkring 390 millioner lysår fra Jorden. Galaksehobe er de største strukturer i universet holdt sammen af tyngdekraften,
- Afdækning af hemmelighederne bag nogle af verdens første farvefotografier
- Påstande om diskrimination på arbejdspladsen klarer sig dårligt i voldgift, undersøgelse siger
- Dyr og planter, der lever på bjerge
- Sådan beregnes betydelige tal
- Hvordan beregner jeg minutter i en times fraktion?
- Tung brug af tv og computer påvirker børns akademiske resultater