V nenehnem prizadevanju za odkrivanje skrivnosti Saturna in njegovega sistema lun je bilo odkritih nekaj resnično fascinantnih in vzbujajočih strahospoštovanja stvari. Poleg stvari, kot so metanska jezera in atmosfere, bogate s propanom ( Titan ) na lune, ki spominjajo na zvezdo smrti ( mimiki ), postaja tudi povsem jasno, da lahko planet onstran Zemlje skriva notranje oceane in celo nezemeljske organizme.
Nikjer to ni bolj očitno kot na Enceladu, Saturnovi šesti največji luni, ki ima tudi nekatere najbolj zanimive značilnosti v zunanjem Osončju. Sem spadajo dolge žile modrega ledu, ki spominjajo na črte, da ne omenjamo neverjetnih vodnega ledu, ki so jih opazili občasno, ki izbruhujejo iz luninega južnega pola. Ti pa dvigujejo možnost tekoče vode pod površjem in morda celo življenja!
Odkritje in poimenovanje:
Enceladus, ki ga je leta 1789 odkril William Herschel, je poimenovan po enem od velikanov v grški mitologiji. Pravzaprav so vse velike Saturnove lune poimenovane po Titanih, kot je predlagal sin Williama Herschela, John Herschel. Ta imena je izbral, ker je bil Saturn (v grški mitologiji znan kot Kronos) oče Titanov.
Nasprotno pa so v skladu s konvencijami IAU o poimenovanju za Enceladus značilnosti poimenovane po likih in krajih iz klasične zgodbeTisoč in ena noč(aka.Arabske noči).Udarni kraterji so poimenovani po likih, medtem ko so druge vrste značilnosti – kot so fose (dolge, ozke vdolbine), dorsa (slebeni), planitia (ravnine) in sulci (dolgi vzporedni žlebovi), poimenovane po krajih.
Primerjava velikosti med kronsko luno Enceladus, Luno in Zemljo. Zasluge: NASA/JPL-Caltech/Tom Reding
Velikost, masa in orbita:
S srednjim polmerom 252 km je Enceladus po velikosti enak 0,0395 Zemlje (ali 0,1451 Lune). Toda z maso 1,08 × 10dvajsetkg, je le 0,000018 tako masivna. Planet ima zelo majhno ekscentričnost (0,0047) in kroži okoli Saturna na povprečni razdalji (velika polos) 237.948 km, med orbitama Mimasa in Tetije.
Enceladus potrebuje 32,9 ure (1,37 dneva) za dokončanje ene same orbite okoli Saturna in je trenutno v orbitalni resonanci 2:1 z povprečnim gibanjem z Dione; kar pomeni, da zaključi dve Saturnovi orbiti za vsako orbito, ki jo opravi Diona. Ta prisilna resonanca je tisto, kar ohranja Enceladusovo orbitalno ekscentričnost in povzroči deformacijo plimovanja, posledično odvajanje toplote pa je glavni vir ogrevanja za geološko dejavnost Enceladusa.
Tako kot večina večjih naravnih satelitov Saturna se tudi Enceladus vrti sinhrono s svojim orbitalnim obdobjem, pri čemer je ena stran usmerjena proti Saturnu. Planet doživlja tudi prisilno libracijo, kjer se zdi, da niha glede na druge Saturnove lune - kar lahko Enceladu zagotavlja tudi notranji vir toplote.
Sestava in površinske lastnosti:
Enceladus ima gostoto 1,61 g/cm³, kar je višje od drugih Saturnovih srednje velikih ledenih satelitov, kar kaže na sestavo, ki vključuje večji odstotek silikatov in železa. Verjame se tudi, da se v veliki meri razlikuje med geološko aktivnim jedrom in ledenim plaščem, med katerim se nahaja ocean s tekočo vodo.
Meritve gravitacije, ki sta jih opravila NASA-ino vesoljsko plovilo Cassini in Deep Space Network, kažejo, da Saturnova luna Enceladus skriva velik notranji ocean pod svojim južnim polom.Kredit:NASA/JPL-Caltech
Obstoj tega tekočega vodnega oceana je predmet znanstvene razprave od leta 2005, ko so znanstveniki prvič opazili perjanice, ki vsebujejo vodno paro bruhajo z južne polarne površine Enceladusa. Ti curki lahko vsako sekundo oddajo 250 kg vodne pare pri hitrostih do 2189 km/h (1360 mph) in dosežejo 500 km v vesolje.
Leta 2006 je bilo ugotovljeno, da so vir Enceladusa Saturnov prstan E in ga aktivno napolnite . Glede na meritve, ki jih je opravil Cassini-Huygens sonda, so te emisije sestavljene večinoma iz vodne pare, pa tudi iz manjših komponent, kot so molekularni dušik, metan in ogljikov dioksid. Nadaljnja opazovanja so pokazala prisotnost preprostih ogljikovodikov, kot so metan, propan, acetilen in formaldehid.
Kombinirana analiza slikovnih podatkov, masne spektrometrije in magnetosferskih podatkov kaže, da opazovani južni polarni oblak izvira iz podzemnih komor pod tlakom. Intenzivnost izbruhov se močno razlikuje zaradi sprememb v Enceladusovi orbiti. V bistvu so perjanice približno štirikrat svetlejše, ko je Enceladus v apoapsi (najbolj oddaljeni od Saturna), kar je skladno z geofizikalnimi izračuni, ki predvidevajo, da bodo južne polarne razpoke manj stisnjene in jih tako odprejo širše.
Obstoj podzemne vode je bil potrjen zahvaljujoč dokazom, ki jih je predložilCassinimisijo leta 2014. To je vključevalo meritve gravitacije, pridobljene med preleti v letih 2010-2012, ki so potrdile obstoj južne polarne podzemni ocean tekoče vode znotraj Encelada z debelino približno 10 km.
Umetnikova upodobitev možne hidrotermalne dejavnosti, ki se lahko odvija na in pod morskim dnom Enceladusa. Zasluge: NASA/JPL
Poleg tega je med Prelet 14. julija 2005 , je sonda Cassini zaznala tudi prisotnost uhajajoče notranje toplote v južnem polarnem območju. Te temperature so bile previsoke, da bi jih lahko pripisali sončnemu ogrevanju, in v kombinaciji z aktivnostjo gejzirjev je kazalo, da je notranjost planeta še vedno geološko aktivna.
Nadaljnje študije meritev Enceladove libracije, ko kroži okoli Saturna, močno kažejo, da je celotna ledena skorja ločena od skalnatega jedra, kar bi pomenilo, da je ocean pod njegovo površino ves planet. Količina libracije pomeni, da je ta globalni ocean globok približno 26 do 31 kilometrov (v primerjavi s povprečno globino Zemljinega oceana 3,7 kilometra).
Opazovanja površine Enceladusa so razkrila pet vrst terena – krateriran teren, gladek (mlad) teren, grebenasti teren (pogosto meji na gladke površine), linearne razpoke, škarpe, korita in žlebove. Raziskave kraterskega terena, gladkih ravnic in drugih značilnosti kažejo na stopnjo ponovne površine, ki nakazuje, da je tektonika pomemben dejavnik v geološki zgodovini Enceladusa.
Nedavna opažanja sCassiniso zagotovili natančnejši pregled porazdelitve in velikosti kraterjev. Te značilnosti je IAU poimenoval po likih in krajih iz Burtonovega prevodaKnjiga Tisoč in ene noči– torej krater Shahrazad, nižine Diyar, depresija Anbar.
Umetniški vtis pogleda na Saturn iz Enceladusa, z gejzirji, ki izbruhnejo na desni strani v ospredju. Zasluge: Michael Carroll
Na gladkih ravninah prevladuje svež čist led, ki daje Enceladu verjetno najbolj odsevno površino v Osončju (z vizualnim geometrijskim albedom 1,38). Ta območja imajo malo kraterjev, kar kaže, da so verjetno mlajši od nekaj sto milijonov let. Poleg tega je pokazatelj tega relativna mladost teh regij kriovulkanizem in drugi procesi aktivno obnavljajo površino.
Starejši teren ni le krateriran, ampak so bili opaženi tudi številni zlomi, kar kaže na to, da je bila površina izpostavljena obsežnim deformacijam, odkar so nastali kraterji. Nekatera območja prikazujejo regije brez kraterjev, kar kaže na velike dogodke ponovne pokritosti v geološko nedavni preteklosti. Razpoke, ravnine, valoviti teren in druge deformacije skorje prav tako kažejo, da je Enceladus geološko aktiven.
Ena izmed bolj dramatičnih vrst tektonskih značilnosti, ki jih najdemo na Enceladu, so njegovi razpočni kanjoni. Ti kanjoni so lahko dolgi do 200 km, široki 5–10 km in globoki 1 km. Takšne značilnosti so geološko mlade, ker sekajo čez druge tektonske značilnosti in imajo oster topografski relief z izrazitimi izboklinami ob stenah pečin.
Dokazi o tektoniki na Enceladu izhajajo tudi iz žlebičastega terena, sestavljenega iz pasov ukrivljenih formacij in grebenov, ki pogosto ločujejo gladke ravnine od kraterskih območij. Drugi so globoki zlomi, ki jih pogosto najdemo v pasovih, ki sekajo po kraterskem terenu, in na katere je verjetno vplivalo nastajanje oslabljenega regolita, ki ga povzročajo udarni kraterji.
Enceladus, ki prikazuje znamenito značilnost 'tigrovih črt' - niz zlomov, ki jih na obeh straneh veže pisan led. Zasluge: NASA/JPL/Inštitut za vesoljske znanosti
Linearne žlebove je mogoče videti tudi na drugih vrstah terena, kot so utorni in grebenski pasovi. Tako kot globoke razpoke so med najmlajšimi elementi na Enceladu. Vendar so bili nekateri linearni utori zmehčani kot kraterji v bližini, kar kaže, da so starejši. Na Enceladu so opazili tudi grebene, čeprav so razmeroma omejeni po obsegu in so visoki do enega kilometra.
Druge zanimive funkcije vključujejo ' Tigrove črte “: niz zlomov, na obeh straneh omejenih z grebeni v južnem polarnem območju, ki so obdani z metino zeleno obarvanim, grobozrnatim vodnim ledom. Zdi se, da so ti zlomi najmlajši elementi v tej regiji in so v kombinaciji s pomanjkanjem udarnih kraterjev na tem območju nadaljnji dokaz geološke dejavnosti.
Atmosfera:
Saturnova luna Encelad ima ozračje, ki je večje od atmosfere vseh drugih v Osončju, z izjemo Titan . Izvor ozračja pripisujejo periodičnemu kriovulkanizmu, ki vodi do uhajanja plinov in hlapov s površja ali notranjosti. Dokazi o šibki atmosferi so izhajali iz odčitkov magnetometra, ki jih je zagotovilCassinisonda leta 2005.
To je obsegalo povečano zaznavanje moči ionskih ciklotronskih valov, ki nastanejo z interakcijo ioniziranih delcev in magnetnih polj. V naslednjih dveh srečanjih je ekipa magnetometra ugotovila, da so plini v atmosferi Enceladusa koncentrirani nad južnim polarnim območjem, pri čemer je gostota atmosfere stran od pola veliko nižja.
Gejzirji vodne pare, ki izbruhnejo iz južnega pola Enceladusa. Zasluge: NASA/JPL
Podobno kot vsebina curkov, je to ozračje sestavljeno predvsem iz vodne pare (91 %), vendar kaže tudi znake manjših komponent, kot sta molekularni dušik (4 %) in ogljikov dioksid (3,2 %). Obstajajo tudi dokazi o enostavnih ogljikovodikih, ki so v obliki metana (1,7 %), pa tudi v sledovih propana, acetilena in formaldehida.
Bivalnost:
Vse od odkritja Enceladusovih gejzirjev in dokazov, ki kažejo na notranji ocean, so znanstveniki ugibali o možnosti, da bi na Enceladusu obstajalo življenje. Ker odbija toliko sončne svetlobe, povprečna temperatura površine opoldne doseže le -198 °C, zaradi česar je nekoliko hladnejši od drugih kronskih satelitov. Vendar pa znotraj jedra obstaja več znakov življenja.
Njena resonanca z Dione vzbuja njegovo orbitalno ekscentričnost, ki plimske sile navlažijo, kar povzroči plimsko segrevanje njene notranjosti. To ponuja možno razlago za njegovo geološko aktivnost in tudi nakazuje, da so njeni notranji oceani toplejši bližje jedru. Poleg tega so geološki modeli pokazali, da je veliko kamnito jedro porozno, kar omogoča, da voda teče skozenj in nabira toploto.
TO model Enceladovega oceana ustvarili Christopher R. Glein et al. (2015) nakazuje, da ima alkalni pH od 11 do 12. Ta visok pH (alkalni) se razlaga kot posledica serpentinizacije hondritične kamnine, ki vodi do tvorbe molekularnega vodika (H²). Ta geokemični vir energije lahko presnavljajo metanogeni mikrobi, da zagotovijo energijo za življenje.
Prisotnost notranjega slanega oceana z virom energije in preprostimi organskimi spojinami so močni znaki, da lahko mikrobi obstajajo bližje jedru, kjer je voda topla in obstajajo osnovni gradniki življenja.
raziskovanje:
Čeprav so jo prvič odkrili v poznem 18. stoletju, astronomi več stoletij niso vedeli veliko o tej luni. Šele ko sta ga v seriji preletov prvič obiskala Nasina dva Potovati vesoljsko plovilo v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, da so nekatere stvari začele postajati očitne o Enceladu.
Umetnikov vtis, da Voyager 1 doseže Saturn in njegov sistem lun. Zasluge za sliko: NASA/JPL – Caltech
Za začetek,Potovatimisije so pokazale, da ima planet premer le 500 km (310 milj), kar je manj kot ena desetina premera največje Saturnove lune Titana. Ugotovili so tudi, da je večina površine prekrita s svežim, čistim ledom; daje čist, snežno bel videz, ki pritegne tudi skoraj 100 % sončne svetlobe, ki udari na njegovo površino.
ThePotovati1misija je tudi potrdila, da je bil Enceladus vgrajen v najgostejši del Saturnovega razpršenega E-obroča. V kombinaciji z navideznim mladostnim videzom površine,PotovatiZnanstveniki so domnevali, da je E-obroč sestavljen iz delcev, ki so odzračeni s površine Enceladusa. ThePotovanje 2mission je zagotovil boljše fotografije kot predhodnik, kar potrjuje prisotnost mladostne površine, pa tudi druge značilnosti.
Do leta 2005 jeCassinivesoljska plovila so začela izvajati več bližnjih preletov Enceladusa, pri čemer so podrobneje razkrila njegovo površino in okolje. Še posebej,Cassiniodkrili z vodo bogate perjanice, ki izvirajo iz južnega polarnega območja Enceladusa, kar je postalo predmet številnih raziskav in špekulacij.
Cassinije zagotovil trdne dokaze, da ima Enceladus ocean z virom energije, hranili in organskimi molekulami, zaradi česar je Enceladus eno najboljših krajev za preučevanje potencialno bivalnih okolij za nezemeljsko življenje.Nasprotno pa se domneva, da je voda na Jupitrovi luni Evropi se nahaja pod veliko debelejšo plastjo ledu.
Umetniška ilustracija vesoljskega plovila Cassini. Zasluge slike: NASA/JPL
Cassini 'Zadnji prelet se je zgodil 14. oktobra 2015, ko je preletela Luno na višini 1839 kilometrov (1142 milj) nad severnim polarnim območjem. To je bilo prvičCassinije lahko opazoval severno polarno regijo, saj je severno območje ob vseh prejšnjih priložnostih doživljalo svoj zimski cikel in ga je skrila tema.
Cassinijevi instrumenti so posneli številne površinske značilnosti, vključno s kraterji (od katerih je veliko videti, kot da se topijo), zlomi in gube. Zadnje značilnosti naj bi pomenile, da se je hitrost luninega vrtenja spremenila, kar je lahko še en znak, da je površina doživela več epizod geološke aktivnosti v večini svojega življenja.
OdkritjaCassinije na Enceladusu spodbudila študije o konceptih nadaljnjega poslanstva. Leta 2013 je NASA predlagala možno misija vračanja vzorcev na Enceladus, ki bi vključeval nizkocenovni orbiter. Ta misija bi se začela v letu 2020 in trajala 15 let.
Še en predlog za prelet sonde, znan kot Potovanje v Enceladus in Titan (JET) bi analiziral vsebino perjain-situ.Misija, ki je bila predlagana kot odgovor na NASA-ino objavo priložnosti o odkritju iz leta 2010, bi vključevala orbiter, ki bi izvajal raziskave z masno spektroskopijo visoke ločljivosti Enceladusa in Titana ter ju ocenil glede biološkega potenciala.
The Nemški vesoljski center je tudi predlagal preučevanje bivalnosti Enceladusovega podzemnega oceana z uporabo Raziskovalec Enceladus , in dva astrobiološko usmerjena koncepta misije ( Enceladus Life Finder in Življenjska preiskava za Enceladus ). Leta 2007 je Evropska vesoljska agencija (ESA) predlagala pošiljanje sonde na Enceladus v misiji, ki bi jo združili s študijami Titana – znane kot TandEM (Misija Titan in Enceladus).
Poleg tega je tu še Misija sistema Titan Saturn (TSSM), skupni predlog vodilnega razreda NASA/ESA za raziskovanje Saturnove lune (s poudarkom na Enceladus).TSSMje tekmoval proti Misija sistema Evropa Jupiter (EJSM) predlog za financiranje. Februarja 2009 je bilo objavljeno, da je NASA/ESA dalaEJSMprednostna naloga predTSSM, čepravTSSMse bodo še naprej preučevali in ocenjevali.
Enceladus je mamljiva tarča za prihodnje raziskave in raziskovanja, in to z dobrim razlogom. Za začetek je eno redkih teles sončnega sistema (poleg Zemlje, Io in Triton ), da ima potrjeno sodobno vulkansko dejavnost. Drugič je izrazita možnost, da življenje obstaja pod njeno ledeno površino, podobno kot Evropa. Toda z Enceladusom bi bilo veliko lažje priti do mesta, kjer bi to življenje lahko preučevali.
Tako je skoraj gotovo, da bodo vse misije na Saturn in/ali zunanji Osončje v prihodnjih letih verjetno vključevale bližnji prelet Encelada. Morda bomo celo vskočili v pristajalnik in vodnega raziskovalca, da bi preučili površje in vrh pod njim!
Za Universe Today smo napisali veliko člankov o Enceladusu. Tukaj je članek o sol, ki jo najdemo v perjanicah iz Enceladusa , in možnost tekočega oceana na Enceladu .
In tukaj je povzetek Cassinijeva najbolj zanimiva odkritja .
Če želite več informacij o Enceladusu, si oglejte NASA-in vodnik za raziskovanje sončnega sistema , in tukaj je povezava do a kul mozaična podoba Encelada .
Posneli smo epizodo Astronomy Cast o Saturnovih lunah. Poslušaj tukaj, Epizoda 61: Saturnove lune .
Viri:
