En Saturn-månes slingren antyder, hvad der ligger nedenunder

Observationer fra Cassini-rumfartøjet viser, at den lille ydre Saturn-måne Enceladus slingrer let, mens den kredser om planeten. Kilden til denne slingre er nu blevet identificeret som en lille forskel i tæthederne mellem månens kerne og dens iskolde skal. Denne forskel er sandsynligvis resultatet af interaktioner mellem månens kerne og vandet i dets underjordiske hav, som er kendt for at eksistere fra andre Cassini-observationer. Resultaterne, offentliggjort i Nature Astronomy den 25. maj, vil hjælpe forskere til at forstå mere om havet og dets kemiske miljø.

Den nye undersøgelse bruger data fra Cassini til at rekonstruere Enceladus' form i hidtil usete detaljer. Månens form styres af både de kræfter, der virker på den, og dens indre egenskaber. Den nye form, der er begrænset af billeder taget under Cassinis sidste tæt forbiflyvning, før den styrtede ind i Saturn i september 2017, viser små afvigelser fra en perfekt ellipsoide, der højst sandsynligt skyldes lidt forskellige mængder af fladning omkring polerne og ækvator.

"Vi er særligt følsomme over for disse formvariationer, fordi vi bruger meget nøjagtige rumfartøjsafstandsmålinger, som grundlæggende består i at kaste et radiosignal mellem Cassini og Enceladus og præcist timing dets rejsetid," siger Luciano Iess fra Sapienza Universitetet i Rom, Italien, som ledet analysen.

Når Enceladus kredser om Saturn, udøver dets varierende tyngdekraftfelt - på grund af forskellene i tæthed mellem kernen og den iskolde skorpe - et lille træk på rumfartøjet, hvilket får Cassinis hastighed og bane til at ændre sig en smule. Fordi rumfartøjet var i en næsten polær bane, krydsede det gentagne gange de områder, hvor tyngdekraftsfeltet har en maksimal effekt, tæt på månens ækvator, cirka hver anden time over en periode på 20 måneder, hvilket gav detaljerede oplysninger, der muliggjorde genopretningen af månens form.

"En stiv krop som en stenet måne ville have vist sig i vores rekonstruktion med en næsten perfekt ellipseformet form," siger medforfatter Dennis Matson fra Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Californien. "De forskelle, vi ser i stedet - små, men tydeligt synlige - er næsten helt sikkert forårsaget af tilstedeværelsen af ​​et globalt indre hav, som afkoblede isskallen fra den stenede kerne."

Enceladus' hav er dækket af et islag, der vides at være fra flere kilometer til højst et par ti kilometer tykt, hvorigennem stråler af saltet vand og gas sprøjter ud fra sprækker i det sydlige polarområde og danner de jetfly, der føder Saturns storslåede E ring. Holdet ved nu, at hele den ydre iskolde skal er tyk, men ikke stiv, og flyder og bevæger sig uafhængigt af kernen.

Tykkelsen af ​​den iskolde skal er relateret til temperaturen ved kerne-skal-grænsen, som bestemmer, hvor meget is der kan smeltes af den varme kerne. Modeller af udviklingen af ​​iskolde satellitter med et hav under overfladen forudsiger, at tykkelsen af ​​skallen bør stige, efterhånden som månen afkøles, og havet fryser over tid, hvilket får mere af den indre varme til at blive fanget inde. Denne frysningsproces giver en mekanisme til at holde Enceladus' hav under overfladen flydende, selvom månens interne varmeproduktion nu forventes at være lille.

"Enceladus' evne til at opretholde et hav gennem geologisk tid er et nøglekrav for at opretholde et beboeligt miljø under isskorpen, hvilket gør Enceladus til den primære kandidat til fremtidig udforskning med henblik på at søge efter liv i vores solsystem," siger Iess.