Wenn die Cassini Mission im Jahr 2004 im Saturn-System angekommen, entdeckte es etwas ziemlich Unerwartetes in der südlichen Hemisphäre von Enceladus. Aus Hunderten von Rissen in der Polarregion wurden in regelmäßigen Abständen Wasserfahnen und organische Moleküle entdeckt. Dies war der erste Hinweis darauf, dass der Saturnmond einen inneren Ozean haben könnte, der durch hydrothermale Aktivität nahe der Kern-Mantel-Grenze verursacht wird.
Laut einer neuen Studie basiert auf Cassini Daten, die es vor dem Eintauchen in die Saturnatmosphäre am 15. September erhalten hat, könnte diese Aktivität schon seit einiger Zeit andauern. Tatsächlich kam das Studienteam zu dem Schluss, dass der Mondkern, wenn er porös genug ist, möglicherweise genug Wärme erzeugt hat, um einen inneren Ozean für Milliarden von Jahren aufrechtzuerhalten. Diese Studie ist der bisher ermutigendste Hinweis darauf, dass das Innere von Enceladus das Leben unterstützen könnte.
Die Studie mit dem Titel „Powering verlängerte hydrothermale Aktivität in Enceladus“ wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Naturastronomie. Die Studie wurde von Gaël Choblet, einem Forscher am Planetary and Geodynamic Laboratory der Universität Nantes, geleitet und umfasste Mitglieder des Jet Propulsion Laboratory der NASA, der Charles University sowie des Institute of Earth Sciences und des Geo- und Cosmochemistry Laboratory der Universität von Heidelberg.
Vor dem Cassini Bei den vielen Vorbeiflügen von Enceladus glaubten die Wissenschaftler, dass die Oberfläche dieses Mondes aus festem Eis bestand. Erst als sie die Aktivität der Federn bemerkten, stellten sie fest, dass es Wasserstrahlen gab, die sich bis zu einem Warmwasserozean in seinem Inneren erstreckten. Aus den Daten von Cassini, Wissenschaftler konnten sogar fundierte Vermutungen anstellen, wo dieser innere Ozean lag.
Insgesamt ist Enceladus ein relativ kleiner Mond mit einem Durchmesser von etwa 500 km. Basierend auf Schwerkraftmessungen von Cassini, Es wird angenommen, dass sein innerer Ozean unter einer eisigen Außenfläche in Tiefen von 20 bis 25 km liegt. Dieses Oberflächeneis verdünnt sich jedoch auf etwa 1 bis 5 km (0,6 bis 3,1 mi) über der südlichen Polarregion, wo die Wasserstrahlen und Eispartikel durch Risse strahlen.
Basierend auf der Art und Weise, wie Enceladus den Saturn mit einem gewissen Wackeln (auch bekannt als Libration) umkreist, konnten Wissenschaftler Schätzungen der Tiefe des Ozeans vornehmen, die sie auf 26 bis 31 km (16 bis 19 mi) platzieren. All dies umgibt einen Kern, von dem angenommen wird, dass er aus Silikatmineralien und Metall besteht, der aber auch porös ist. Trotz all dieser Erkenntnisse ist die Quelle der Innenwärme eine offene Frage geblieben.
Dieser Mechanismus müsste aktiv sein, als sich der Mond vor Milliarden von Jahren gebildet hat und heute noch aktiv ist (wie die aktuelle Fahnenaktivität zeigt). Wie Dr. Choblet in einer Pressemitteilung der ESA erklärte:
"Wo Enceladus die anhaltende Kraft erhält, aktiv zu bleiben, war schon immer ein Rätsel, aber wir haben jetzt genauer überlegt, wie die Struktur und Zusammensetzung des felsigen Mondkerns eine Schlüsselrolle bei der Erzeugung der erforderlichen Energie spielen könnte."
Seit Jahren spekulieren Wissenschaftler, dass Gezeitenkräfte, die durch den Gravitationseinfluss des Saturn verursacht werden, für die innere Erwärmung von Enceladus verantwortlich sind. Es wird auch angenommen, dass die Art und Weise, wie Saturn den Mond drückt und zieht, während er einem elliptischen Pfad um den Planeten folgt, dazu führt, dass sich die Eisschale von Enceladus verformt und die Risse um die südliche Polarregion verursacht. Es wird angenommen, dass dieselben Mechanismen für den inneren Warmwasserozean Europas verantwortlich sind.
Die durch Gezeitenreibung im Eis erzeugte Energie ist jedoch zu schwach, um den vom Ozean ausgehenden Wärmeverlust auszugleichen. Bei der Geschwindigkeit, mit der der Ozean von Enceladus Energie an den Weltraum verliert, würde der gesamte Mond innerhalb von 30 Millionen Jahren fest gefrieren. In ähnlicher Weise ist auch der natürliche Zerfall radioaktiver Elemente im Kern (der auch für andere Monde vorgeschlagen wurde) etwa 100-mal zu schwach, um das Innere und die Federaktivität von Enceladus zu erklären.
Um dies zu beheben, führten Dr. Choblet und sein Team Simulationen des Enceladus-Kerns durch, um festzustellen, unter welchen Bedingungen eine Gezeitenerwärmung über Milliarden von Jahren möglich ist. Wie sie in ihrer Studie feststellen:
„Da die mechanischen Eigenschaften des Enceladus-Kerns nicht direkt eingeschränkt werden, berücksichtigen wir eine Vielzahl von Parametern, um die Geschwindigkeit der Gezeitenreibung und die Effizienz des Wassertransports durch poröse Strömung zu charakterisieren. Der nicht konsolidierte Kern von Enceladus kann als hochkörniges / fragmentiertes Material angesehen werden, bei dem Gezeitenverformungen wahrscheinlich mit intergranularer Reibung während der Fragmentumlagerung verbunden sind. “
Was sie fanden, war, dass für die Cassini Um dies zu bestätigen, müsste der Kern von Enceladus aus nicht konsolidiertem, leicht verformbarem, porösem Gestein bestehen. Dieser Kern könnte leicht von flüssigem Wasser durchdrungen werden, das in den Kern eindringen und sich durch Gezeitenreibung zwischen gleitenden Gesteinsfragmenten allmählich erwärmen würde. Sobald dieses Wasser ausreichend erwärmt war, stieg es aufgrund von Temperaturunterschieden mit seiner Umgebung nach oben.
Dieser Prozess überträgt letztendlich Wärme in schmalen Federn auf den inneren Ozean, die sich zur eisigen Schale von Enceladus erheben. Dort schmilzt das Oberflächeneis und bildet Risse, durch die die Strahlen in den Weltraum gelangen und Wasser, Eispartikel und hydratisierte Mineralien speien, die den E-Ring des Saturn wieder auffüllen. All dies steht im Einklang mit den Beobachtungen von Cassini, und ist aus geophysikalischer Sicht nachhaltig.
Mit anderen Worten, diese Studie kann zeigen, dass Maßnahmen im Kern von Enceladus die notwendige Erwärmung erzeugen können, um einen globalen Ozean aufrechtzuerhalten und Fahnenaktivität zu erzeugen. Da diese Aktion ein Ergebnis der Struktur des Kerns und der Gezeiteninteraktion mit Saturn ist, ist es völlig logisch, dass sie seit Milliarden von Jahren stattfindet. Diese Studie liefert nicht nur die erste kohärente Erklärung für die Federaktivität von Enceladus, sondern ist auch ein starker Hinweis auf die Bewohnbarkeit.
Wie Wissenschaftler verstanden haben, dauert es lange, bis das Leben in Gang kommt. Auf der Erde sind schätzungsweise die ersten Mikroorganismen nach 500 Millionen Jahren entstanden, und es wird angenommen, dass hydrothermale Quellen eine Schlüsselrolle in diesem Prozess gespielt haben. Es dauerte weitere 2,5 Milliarden Jahre, bis sich das erste mehrzellige Leben entwickelte, und Pflanzen und Tiere an Land gibt es erst seit 500 Millionen Jahren.
Zu wissen, dass Monde wie Enceladus - die über die notwendige Chemie verfügen, um das Leben zu unterstützen - auch seit Milliarden von Jahren über die notwendige Energie verfügen, ist daher sehr ermutigend. Man kann sich nur vorstellen, was wir finden werden, wenn zukünftige Missionen beginnen, ihre Federn genauer zu untersuchen!
