Enceladus | ||||
---|---|---|---|---|
Műhold | ||||
| ||||
Nyítás | ||||
Felfedező | William Herschel | |||
nyitás dátuma | 1789. augusztus 28. [1] | |||
Észlelési módszer | közvetlen megfigyelés | |||
Orbitális jellemzők | ||||
főtengely ( a ) | 237 948 km | |||
Orbitális excentricitás ( e ) | 0,004 7 [2] | |||
sziderikus időszak | 1,370218 nap vagy 118386,82 másodperc [3] | |||
dőlés ( i ) | 0,019° (a Szaturnusz egyenlítőjéhez) | |||
Kinek a műholdja | Szaturnusz | |||
fizikai jellemzők | ||||
Méretek | 513,2 × 502,8 × 496,6 km [4] | |||
Közepes sugár | 252,1 ± 0,1 km (0,0395 Föld) [5] | |||
Tömeg ( m ) |
(1,080 22 ± 0,001 01)⋅10 20 kg [5] (1,8 × 10 -5 Föld) |
|||
Átlagsűrűség ( ρ ) _ | 1,609 6 ± 0,002 4 g /cm³ [5] | |||
Gravitációs gyorsulás az egyenlítőn ( g ) | 0,111 m/s² (0,011 3 g ) | |||
Második menekülési sebesség ( v 2 ) | 0,239 km/s (860,4 km/h) | |||
Forgási periódus ( T ) | szinkronizálva | |||
Albedo |
1,375 ± 0,008 ( geometriai λ=550 nm esetén ) [ 6] ; 0,81 ± 0,04 ( Bolometrikus kötés) [7] |
|||
Látszólagos nagyságrend | 11,7 [8] | |||
Hőfok | ||||
|
||||
Kelvinben [9] |
|
|||
Celsius |
|
|||
Légkör | ||||
Légköri nyomás | nagyon alacsony, változó | |||
Összetett: gőz : 91% nitrogén : 4% szén-dioxid : 3,2% metán : 1,7% [11] |
||||
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | ||||
Információ a Wikidatában ? |
Az Enceladus ( ógörögül Ἐγκέλαδος , angolul Enceladus ) a Szaturnusz hatodik legnagyobb műholdja , távolságát tekintve pedig a tizennegyedik a 82 ismert műhold közül . Ez a tizenhetedik legnagyobb műhold a Naprendszerben [comm. 1] . William Herschel fedezte fel 1789-ben [12] , de az 1980-as évek elejéig kevéssé tanulmányozták, amikor is két Voyager bolygóközi szonda találkozott vele . Felvételeik lehetővé tették az átmérőjének meghatározását (körülbelül 500 km, vagyis a Szaturnusz legnagyobb holdja, a Titán átmérőjének 0,1-e ), és megállapították, hogy az Enceladus több napfényt veri vissza , mint bármely más test a Naprendszerben. A Voyager 1 kimutatta, hogy a műhold pályája áthalad az E szórt gyűrű legsűrűbb részén, és anyagot cserél vele; ez a gyűrű nyilván Enceladusnak köszönheti eredetét. A Voyager 2 azt találta, hogy ennek a kis műholdnak a felszíni topográfiája nagyon változatos: vannak régi, erősen kráterezett régiók és fiatal területek (egyesek életkora nem haladja meg a 100 millió évet).
2005-ben a Cassini bolygóközi szonda elkezdte tanulmányozni az Enceladust , amely részletesebb adatokat nyert a műhold felszínéről és a rajta zajló folyamatokról. Konkrétan egy vízben gazdag csóvát fedeztek fel, amely a déli sarki régióból ered (valószínűleg ilyen jégszökőkutak alkották az E-gyűrűt). Ez a felfedezés a belső hőség jeleivel és a déli pólus körüli kis számú becsapódási kráterrel együtt azt jelzi, hogy az Enceladuson a geológiai tevékenység a mai napig tart. A gázóriások hatalmas műholdrendszerében lévő műholdak gyakran csapdába esnek pályarezonanciákba , amelyek jelentős orbitális excentricitást tartanak fenn , ami jelentős hosszúsági fokot eredményez . Ez viszont további hozzájárulást ad az árapály-hőkibocsátáshoz. A bolygóhoz közeli műholdak esetében ez jelentős belső felmelegedést okozhat, ami elvileg magyarázhatja a geológiai aktivitást. Az excentricitás és a librációs amplitúdó jelenlegi értékei hosszúságban elégségesek a geológiai aktivitás megfigyelt szinten tartásához [13] .
Az Enceladus geológiailag aktív: egyike annak a három égitestnek a külső Naprendszerben (a Jupiter Io holdjával és a Neptunusz Triton holdjával együtt ), amelyeken aktív kitöréseket figyeltek meg . Az emissziós elemzés azt mutatja, hogy kiütik őket a felszín alatti folyékony vizű óceánból. A csóva egyedi kémiai összetételével együtt ez alapot ad az Enceladus asztrobiológiai kutatásban betöltött fontosságáról szóló találgatásokhoz [14] . A nyomvonal felfedezése többek között súlyt adott azoknak az érveknek, amelyek amellett szólnak, hogy az Enceladus a Szaturnusz E gyűrűjének anyagának forrása.
2011-ben a NASA tudósai az "Enceladus Focus Group Conference"-en kijelentették, hogy Enceladus "az általunk ismert Naprendszer leglakhatóbb helye a Földön kívül" [15] [16] .
Chris McKay, a NASA Ames Kutatóközpontjának asztrobiológusa 2011-ben kijelentette, hogy a Naprendszerben csak az Enceladus tartalmaz "folyékony vizet, szenet, nitrogént ammónia formájában és energiaforrást" [17] . 2014-ben bejelentették, hogy a Cassini által megszerzett adatok elemzése a műhold felszíne alatt egy óceán létezésére utal, amely méretében a Superior -tóhoz hasonlítható [18] [19] [20] .
2018. június 27-én a tudósok bejelentették, hogy összetett szerves makromolekulákat fedeztek fel a Cassini által az Enceladus csóvából gyűjtött mintákban [21] [22] .
Az Enceladus az ókori görög mitológiából származó óriás Enceladusról kapta a nevét . Ezt a nevet (a Szaturnusz első hét felfedezett műholdjának neve között) felfedezőjének fia, John Herschel javasolta az 1847-es "A Jóreménység fokán végzett csillagászati megfigyelések eredményei" [23] című kiadványában . Azért választotta ezeket a neveket, mert az ókori görög mitológiában Kronoszként ismert Szaturnusz volt az óriások vezetője. Az Enceladus domborműves részletei az Ezeregy éjszaka című novellagyűjteményből [ 24] vett neveket . A krátereket az ő szereplőiről, az egyéb építményeket - barázdákat ( fossae ), hegygerinceket ( dorsa ), síkságokat ( planitiae ) és barázdákat ( sulci ) - az ott említett földrajzi adottságokról nevezték el. 2020-ig 85 név szerepel Enceladus térképén [25] , ebből 22-t a Nemzetközi Csillagászati Unió 1982-ben, két Voyager űrszonda áthaladása után hagyott jóvá, a többit pedig 2006-tól a Cassini képek alapján [ 26 ] . A jóváhagyott nevek például az Aladdin -kráter , a Daryabar barázda , a Szamarkand -szurdokok és a Szarandi-síkság .
Az Enceladust 1789. augusztus 28-án fedezte fel William Herschel [27] az első megfigyelések során egy 1,2 méteres távcsővel (akkor az első a világon az átmérőt tekintve) [ [29]28] [30 ] ] . Az alacsony fényerő (+11,7 m ) és a sokkal fényesebb Szaturnusz és gyűrűi közelsége miatt az Enceladust a Földről nehéz megfigyelni. Ehhez legalább 15-30 cm tükörátmérőjű teleszkópra van szüksége (a légköri viszonyoktól és a fényszennyezéstől függően ). A Szaturnusz sok más műholdjához hasonlóan, amelyeket az űrkorszak kezdete előtt fedeztek fel, az Enceladust is a gyűrűk Föld síkjának metszéspontjában fedezték fel ( napéjegyenlőségek a Szaturnuszon). Mivel a gyűrűket ebben az időben élükön figyelik meg, és szinte láthatatlanok, a műholdak könnyebben észlelhetők.
Herschel korától a Voyagers repüléséig kevés új adat jelent meg Enceladusról (de különösen vízjeget találtak a felszínén).
A Voyager sorozat két űrhajója megkapta az első közeli képeket az Enceladusról. 1980. november 12-én a Voyager 1 volt az első űrhajó, amely elrepült Enceladus mellett [31] . Mivel a távolság közte és a műhold között meglehetősen nagy - 202 000 kilométer - volt, a képek nagyon rossz felbontásúak lettek. De jól tükrözik a felszínt, és nem találhatók rajta nagy kráterek , ami a fiatal korára és a modern vagy közelmúltbeli geológiai tevékenység meglétére utal [32] . Ezenkívül a Voyager 1 megerősítette, hogy az Enceladus a Szaturnusz diffúz E-gyűrűjének sűrű részén található . Tekintettel a felszíni kráterek ritkaságára, az e jellemzők lefedéséhez szükséges jelentős mennyiségű anyagra, valamint a műhold elhanyagolható gravitációjára, a tudósok felvetették, hogy az E-gyűrű az Enceladus felszínéről kilökődő részecskékből állhat [32] .
1981. augusztus 26-án a Voyager 2 sokkal közelebb haladt el Enceladushoz, mint az előző hajó (87 010 kilométeren), ami jobb fényképek készítését tette lehetővé [31] . Azt mutatják, hogy a műhold felszínének egyes részei sokkal erősebben kráterezettek, mint mások, ami jóval idősebb korukra utal. Például az északi féltekén a középső és a magas szélességeken sokkal több kráter található, mint az alacsony szélességeken [33] . Ez a szabálytalan felület ellentétben áll a Szaturnusz valamivel kisebb Mimas holdjának egyenletes, erősen kráterezett felületével . Az Enceladus felszínének fiatalsága meglepetésként érte a tudományos közösséget, mert akkoriban egyetlen elmélet sem tudta volna megjósolni, hogy egy ilyen kicsi (és a Jupiter rendkívül aktív Io holdjához képest hideg ) égitest ennyire aktív lehet. A Voyager 2 azonban nem tudta kideríteni, hogy az Enceladus jelenleg aktív-e, és hogy az E-gyűrű részecskék forrásaként szolgál-e.
2004. július 1-jén a „ Cassini ” automatikus bolygóközi állomás a Szaturnusz pályájára lépett. A Voyager 2 eredményei alapján az Enceladust kiemelt célpontnak tekintették, ezért több megközelítést terveztek 1500 kilométeres távolságig, valamint számos megfigyelést 100 000 kilométeres távolságig (a lista a táblázatban található) . A Cassini különösen vízgőz- és összetett szénhidrogén -kibocsátást észlelt a déli sarkvidékről. Ez alapot adott az élet jelenlétére vonatkozó feltételezésekre az Enceladus szubglaciális rétegeiben [37] .
2007-ben tudósok egy csoportja kifejlesztette a jéggejzírek matematikai modelljét , amelyek több száz kilométer magasra bocsátják ki a vízgőzt és a porszemcséket. A modell folyékony víz jelenlétét feltételezi a műhold felszíne alatt [38] .
2008. március 14-én a Cassini az Enceladus közeli megközelítése során adatokat gyűjtött a vízkibocsátásáról, és új képeket is küldött erről az égitestről a Földre [39] . 2008. október 9-én, miközben az Enceladus gejzírkövein átrepült , a Cassini adatokat gyűjtött, amelyek folyékony óceán jelenlétére utalnak a jégkéreg alatt [40] . 2009 júliusában a Cassini részletes adatokat kapott és tett közzé ezen kibocsátások kémiai összetételéről, megerősítve a folyékony óceán változatát, mint forrást [41] .
2011 márciusának elején a tudósok megállapították, hogy az Enceladus hőereje sokkal nagyobb, mint azt korábban gondolták [42] .
2011 júniusában a Heidelbergi Egyetem (Németország) tudósainak egy csoportja felfedezte, hogy az Enceladus fagyott kérge alatt óceán van [43] , és arra a következtetésre jutott, hogy a műhold földalatti óceánjának vize sós.
2013-ban Matt Hedman csillagász és munkatársai a Cornell Egyetemen 252 Cassini-képet elemeztek az Enceladus gejzíreiről 2005 és 2012 között, és összefüggést tudtak kimutatni az árapályerő és az Enceladus tevékenysége között. A fényképek azt mutatták, hogy ahogy az Enceladus az apocentertől a periapszis felé halad, a sugarak fényereje három nagyságrenddel csökken. Emellett a tudósok megjegyezték, hogy a kibocsátások intenzitása 2005 és 2009 között a felére csökkent. Az elemzés eredményeként kapott adatok teljesen összhangban vannak azokkal a geofizikai számításokkal, amelyek azt mutatják, hogy a műhold jégfelületének repedései a bolygótól való maximális távolsága során a legnagyobb feszültséget és valószínűleg kitágulnak.
A Cassini felfedezései már ösztönözték az Enceladus kutatási projektek jövőbeli küldetések fejlesztését. A NASA és az ESA közös projektet készít a Saturn holdjainak tanulmányozására - Titan Saturn System Mission (TSSM), ahol többek között az Enceladust is tanulmányozzák majd [44] . 2030-as években feltételezve. a küldetésnek át kell repülnie a kriovulkánok kilökődésén , és nem vesz részt leszállóegységekben [45] .
Az Enceladus átlagos átmérője 504,2 km. Ez a Szaturnusz hatodik legnagyobb tömegű műholdja a Titan (5150 km), a Rhea (1530 km), a Iapetus (1440 km), a Dione (1120 km) és a Tethys (1050 km) után. Utána Mimas következik (397 km). Ez a 7 objektum, a Szaturnusz összes kisebb műholdjától eltérően, meglehetősen szabályos gömb alakú. Így az Enceladus a Szaturnusz egyik legkisebb gömb alakú műholdja.
A második közelítésben az Enceladus alakját egy lapos triaxiális ellipszoid írja le . Mérete (a Cassini állomás szerint) 513,2 (a) × 502,8 (b) × 496,6 (c) kilométer, ahol (a) a Szaturnuszra irányuló tengely átmérője, (b) az átmérő a Szaturnusz érintője mentén. pálya, (c) az északi és a déli pólus távolsága. Ezen adatok hibája 0,2-0,3 km [4] .
Az Enceladus a Szaturnusz egyik legnagyobb belső holdja, és a tizennegyedik legtávolabbi holdja a bolygótól. Pályája az E-gyűrű legsűrűbb részén, a Szaturnusz legkülső gyűrűjén halad át. Ez egy nagyon széles, de ugyanakkor nagyon ritka gyűrű mikroszkopikus jég- vagy porszemcsékből, amely a Mimas pályáján kezdődik és a Rhea pályája közelében ér véget .
A műhold pályája 237 378 km-re a Szaturnusztól és 180 000 km-re a felhők tetejétől, a Mimas (a kisebb műhold) és a Tethys (a nagyobb) pályája között helyezkedik el. Az Enceladus 32,9 óra alatt kering a Szaturnusz körül. Az Enceladus jelenleg 2:1 -es orbitális rezonanciában van Dione -nal . Ez a rezonancia segít fenntartani Enceladus pályájának excentricitását (0,0047), ami az árapály-erők nagyságának rendszeres változásához, és ennek következtében a műhold belsejének árapály-felmelegedéséhez vezet, ami biztosítja geológiai aktivitását [2] .
A Szaturnusz legtöbb holdjához hasonlóan az Enceladus is a saját keringési mozgásával szinkronban kering körülötte. Így folyamatosan az egyik oldalon néz szembe a bolygóval. A Holddal ellentétben az Enceladus nem mutat librációt a forgástengelye körül (legalább 1,5°-nál nem nagyobb). Mindazonáltal a műhold alakja azt jelzi, hogy valaha voltak librációi, amelyek periódusa négyszerese a keringési pályának [2] . Ez a libráció, valamint a Dione-val való rezonancia további hőforrást biztosíthat az Enceladus számára.
Az E-gyűrű a Szaturnusz legkülső gyűrűje. Mikroszkopikus jég- vagy porszemcsékből áll, és a Mimas pályájáról indul ki, és Rhea pályája közelében ér véget, bár egyes megfigyelések szerint még a Titán pályáján is túlnyúlik, és így körülbelül 1 000 000 kilométer széles. Számos matematikai modell bizonyítja, hogy ez a gyűrű instabil, élettartama 10 000-1 000 000 év, ezért létezéséhez állandó részecskék utánpótlásra van szükség.
Az Enceladus pályája ennek a gyűrűnek a legsűrűbb részén halad át. Ez a terület meglehetősen szűk. Ezért a gyűrű feltöltését Enceladusból származó anyaggal már a Cassini repülése előtt feltételezték. Adatai ezt igazolták.
Az E gyűrűt kétféleképpen lehet részecskékkel megtölteni [46] . A részecskék első és valószínűleg fő forrása Enceladus déli sarkvidékének kriovulkáni csóvái . Kibocsátásuk nagy része visszaesik a műhold felszínére, de egyes részecskék legyőzik vonzerejét, és az E-gyűrűbe esnek, mivel az Enceladus első szökési sebessége mindössze 866 km/h (összehasonlításképpen ez az adat 0,24 km/s). egyenlő a Föld 7,9 km/s). A részecskék második forrása az Enceladus felszínéről a meteoritbecsapódások során kibocsátott kibocsátás. Ez igaz a Szaturnusz többi holdjára is, amelyek az E-gyűrűn belül keringenek.
A Voyager 2 készítette az első részletes képeket Enceladus felszínéről . A kapott nagy felbontású mozaik vizsgálata kimutatta, hogy a műholdon legalább öt különböző típusú terep található, beleértve a kráteres területeket, a sima területeket és a gerinces területeket, amelyek gyakran sima területekkel határosak [33] . Kevés kráter található a felszínen és sok különös barázda. Ezen kívül vannak hosszú repedések [47] és párkányok. Ezek a tények arra utalnak, hogy az Enceladus felszíne fiatal (több százmillió éves) és/vagy nemrégiben megújult. Nyilvánvalóan ez a kriovulkáni tevékenységének köszönhető.
Az Enceladus főként vízjégből áll, felülete szinte fehér , a Naprendszerben rekord tisztaságú és visszaverő képességgel [10] . 0,81 ± 0,04 beeső sugárzást tükröz ( Bond bolometrikus albedója a Cassini adatokból; a látható sugárzás esetében a Voyager adataiból 0,9 ± 0,1-re becsülik) [7] . Ennek megfelelően a fény felszíni elnyelése kicsi, és hőmérséklete délben mindössze –200 °C-ot ér el (valamivel hidegebb, mint a Szaturnusz többi műholdján) [7] [9] . Az Enceladus geometriai albedója (zöld fény esetén 550 nm) 1,375 ± 0,008 [6] .
A Cassini automata állomás , amely 2004-ben érte el a Szaturnusz rendszert, több száz kilométer magas jégrészecskékből álló szökőkutakat fedezett fel, amelyek négy repedésből vertek az Enceladus déli pólusának közelében. Ezekből a részecskékből „nyom” keletkezik, amely már maga a Szaturnusz körül kering gyűrű formájában. Egyelőre nem teljesen világos, hogy egy ilyen kis műhold esetében mi az energiaforrása ennek a példátlanul erős vulkáni tevékenységnek. Ez lehet a radioaktív bomlás során felszabaduló energia , de a szökőkútban porszemcséket és kis jégtáblákat találtak. Ahhoz, hogy több száz kilométerre feldobjuk őket, túl sok energiára van szükség. Lehetséges, hogy Enceladus belsejét dagályhullámok melegítik fel , de a mai becslések szerint ezek energiája két nagyságrenddel kisebb a szükségesnél. 2010-ben a tudósok úgy találták, hogy ez a melegedés a keringési pálya mozgása közbeni librációval magyarázható [48] .
A felszíni hőmérséklet napközben körülbelül –200 °C. A déli sarkvidék töréseiben néha eléri a –90 °C körüli hőmérsékletet [10] . Az ilyen területek és atmoszféra jelenléte az Enceladuson, valamint a felszín fiatalsága valamilyen energiaforrás jelenlétét jelzi, amely támogatja a műhold geológiai folyamatait.
A Voyager 2 többféle tektonikus eredetű domborzati elemet fedezett fel Enceladus felszínén: árkokat , párkányokat , valamint mélyedés- és gerincsávokat [33] . A Cassini tanulmányai azt mutatják, hogy a tektonika a fő tényező, amely az Enceladus domborzatát alkotja. Legszembetűnőbb megnyilvánulásai a hasadékok , amelyek hossza elérheti a 200 kilométert, szélessége 5-10 kilométer, mélysége pedig körülbelül egy kilométer.
Az Enceladus tektonikai folyamatainak másik megnyilvánulása a Voyager 2 által felfedezett görbe vonalú barázdák és gerincek sávjai. Gyakran elválasztják a sima síkságokat a kráteresektől [33] . Az ilyen területek (például a szamarkandi nyomvonalak ) hasonlítanak a Ganümédész egyes területeire , de Enceladuson sokkal bonyolultabb a domborzatuk. Ezek a csíkok gyakran nem párhuzamosan futnak egymással, hanem szögben kapcsolódnak össze, mint egy csík. Más esetekben felemelkednek, és hibák és gerincek húzódnak végig rajtuk. A Cassini érdekes sötét foltokat fedezett fel Szamarkand 125 és 750 méter széles nyomvonalaiban, amelyek nagyjából párhuzamosan futnak a keskeny törésekkel. Ezeket a foltokat süllyedésként értelmezzük [49] .
A mély törések és domborzati csíkok mellett Enceladusnak számos más tájtípusa is van. A fenti képeken a Cassini űrállomás által megnyitott keskeny (több száz méter széles) töréskomplexum látható. E hibák közül sok olyan sávban gyűlik össze, amelyek kráteres területeket kereszteznek. A mélységben látszólag csak néhány száz métert érnek el. A krátereken áthaladó törések morfológiáját a jelek szerint befolyásolták az ütközés hatására megváltozott felszín sajátos tulajdonságai: a kráterek belsejében a törések nem úgy néznek ki, mint kívül [49] [50] . Egy másik példa az Enceladus tektonikus szerkezetére a lineáris mélyedések, amelyeket először a Voyager 2 fedezett fel, és amelyeket a Cassini állomás sokkal részletesebben fényképezett le. Különböző típusú metszeteket, például mélyedéseket és gerincszalagokat kereszteznek. Úgy tűnik, ez az Enceladus domborművének (valamint a hasadékoknak) az egyik legfiatalabb jellemzője. De néhányuk (például a közeli kráterek) kisimultnak tűnik, jelezve idősebb korukat. Ezen a műholdon is vannak gerincek, bár ezek ott nem annyira fejlettek, mint például Európában . Magasságuk eléri az egy kilométert [49] . A tektonikus szerkezetek elterjedtsége az Enceladuson azt mutatja, hogy létezésének nagy részében a tektonika fontos geológiai tényező volt rajta.
Impact kráterekA becsapódási események gyakoriak a Naprendszer számos objektumánál . Az Enceladus nagy részét változó koncentrációjú és pusztulási fokú kráterek borítják .
A Cassini részletes képeket készített számos kráteres területről. Azt mutatják, hogy sok Enceladus kráter erősen deformálódik viszkózus ellazulás és hibák miatt [49] . A felszíni relaxáció (a domborzati területek időhöz igazítása) a gravitáció hatására következik be. Ennek sebessége a hőmérséklettől függ: minél melegebb a jég, annál könnyebben ellaposodik. A viszkózus ellazulás jeleit mutató kráterek feneke általában kupolás . Néha csak a megemelt él miatt láthatóak. Az erősen ellazult kráter szembetűnő példája a Duniyazad . Ezenkívül az Enceladus krátereit számos tektonikus törés járja át .
Smooth plainsKét sima síkságot – a Sarandibot és a Diyart – fedezett fel a Voyager 2. Többnyire alacsony domborzatúak és nagyon gyengén kráterezettek, ami viszonylag fiatal korukra utal [51] . A Voyager 2 képei a Sarandib-síkságról egyáltalán nem mutatnak becsapódási krátereket. Tőle délnyugatra van még egy sík terület, amelyet keresztben több mélyedés és párkány szel át. Később a Cassini sokkal részletesebb képeket készített ezekről az első közelítésre sima vidékekről, és kiderült, hogy sok alacsony hegygerinc és törések járják őket. Ma úgy gondolják, hogy a domborzat ezen jellemzői nyírófeszültség miatt keletkeztek [49] . A Cassini részletes fényképei a Sarandib-síkságról kis krátereket is mutatnak. Lehetővé tették a síkság korának becslését. Becslései (a kráterek felhalmozódási sebességének elfogadott értékétől függően) 170 millió és 3,7 milliárd év közötti tartományba esnek [2] [52] .
A Cassini-képek, amelyek a felszín korábban nem képzett területeit fedték le, új sima síkságokat tártak fel (különösen a vezető féltekén). Ezt a vidéket (a déli sarkvidékhez hasonlóan) nem alacsony gerincek, hanem számos egymást keresztező árokrendszer és hegylánc borítja. A műhold oldalán található, szemben a Sarandib és a Diyar síkságokkal . Ezzel kapcsolatban azt feltételezik, hogy az Enceladus felszínén a különféle domborzattípusok eloszlását a Szaturnusz árapály-hatása befolyásolta [53] .
A Cassini által a 2005. július 14-i randevú során készített képek egy sajátos, tektonikusan deformált régiót mutattak az Enceladus déli pólusa körül, és elérte a déli szélesség 60°-át. Hibákkal és bordákkal tarkított [2] [54] . Kevés nagy becsapódási kráter található, ami arra utal, hogy ez az Enceladus (és az összes közepes méretű jeges hold) legfiatalabb felszíne. A kráterek száma szerint e terület egyes szakaszainak életkorát 500 000 évre, sőt talán még kevesebbre is [2] becsülik . Ennek a területnek a közepén négy vetőpont látható, melyeket mindkét oldalról gerincek határolnak. Informálisan "tigriscsíkoknak" hívják őket. Mélységük eléri az 500 métert, szélességük két kilométer, hossza pedig 130 kilométer. 2006-ban saját nevüket kapták: Alexandria , Kairó , Bagdad és Damaszkusz nyomvonalai [55] . Ezek a hibák a cirkumpoláris régió legfiatalabb jellemzői. Durva szemcséjű vízjég lerakódásai veszik körül őket (az ultraibolya, zöld és közeli infravörös képek egyesítésével kapott multispektrális képeken halványzöldnek tűnnek). Ugyanez a jég más helyeken is látható - kiemelkedésekben és vetőkben [54] . Jelenléte arra utal, hogy a terület meglehetősen fiatal, és még nem fedi az E-gyűrűből származó finomszemcsés jég. A látható és infravörös spektrometria eredményei azt mutatják, hogy a tigriscsíkokban lévő zöldes jég összetételében különbözik az Enceladus felszínén máshol lévő jégtől. A sávokban található friss kristályos vízjég spektrometrikus kimutatása ezen területek fiatalságát (1000 év alatti) vagy közelmúltbeli újraolvadásukat jelzi [56] . Ezenkívül a tigriscsíkokban olyan egyszerű szerves vegyületeket is találtak, amelyeket még sehol máshol nem találtak a felszínen [57] .
A déli sarkvidéken található „kék” jég egyik ilyen régióját nagyon nagy felbontásban vették fel egy átrepülés során 2005. július 14-én. A fényképeken nagyon erősen deformált, helyenként 10-100 méteres sziklákkal borított területek láthatók [58] .
A déli sarkvidék határát Y- és V-alakú mintázatot képező vagy egymással párhuzamos gerincek és völgyek jelölik. Alakjuk, irányuk és elhelyezkedésük a műhold egészének alakváltozása miatt kialakulásukat jelzi. Ezeknek a változásoknak két magyarázata van. Először is, valamilyen tényező csökkenthette Enceladus pályájának sugarát. Emiatt a Szaturnusz körüli forgási periódusa is lecsökkent, ami (az árapály-fogásnak köszönhetően ) a tengely körüli forgás felgyorsulásához vezetett. Emiatt a műhold lelapul [2] . Egy másik változat szerint az Enceladus mélyéről nagy tömegű meleg anyag emelkedett a felszínre, ami a kéreg belső térhez képesti elmozdulásához vezetett. Ezt követően a kéreg ellipszoid alakja az egyenlítő új helyzetének megfelelően megváltozott. De ezek a változatok mindkét pólusra ugyanazokat a következményeket jósolják [2] , és valójában a műhold északi sarkvidéke nagyon különbözik a délitől: erősen kráterezett, ezért meglehetősen régi [51] . Talán ez a különbség a kéreg vastagságának különbségével magyarázható ezeken a területeken. Egy ilyen eltérés fennállását jelzi a déli sarkvidék peremén az Y alakú törések és V alakú kiemelkedések morfológiája, valamint a szomszédos területek kora. A meridiánokon végigfutó Y-alakú szakadások és az azokat folytató törések viszonylag fiatal, feltehetően vékony kéregű területekre korlátozódnak. V alakú kiemelkedések szomszédosak a felszín régi területeivel [2] .
Az Enceladus légköre nagyon ritka, de a Szaturnusz többi kis műholdjának légköréhez képest meglehetősen sűrű. 91% vízgőz , 4% nitrogén , 3,2% szén-dioxid , 1,7% metán . Ennek a kis műholdnak a gravitációja nem elegendő a légkör megtartásához, ezért állandó forrása van az utánpótlásának. Erőteljes gejzírek vagy kriovulkánok lehetnek ilyen források.
A Cassini -misszió előtt viszonylag keveset tudtak Enceladusról és belső felépítéséről. Az állomás segített áthidalni ezeket a hiányosságokat, és sok információt szolgáltatott az Enceladus belsejének modellezéséhez. Ezek az adatok magukban foglalják a tömeg és az alak pontos meghatározását (triaxiális ellipszoid paraméterek), a nagy felbontású felszíni képeket, valamint néhány információt a műhold geokémiájáról.
Az Enceladus sűrűségbecslése a Voyager eredményeiből azt mutatja, hogy szinte teljes egészében vízjégből áll. De a Cassini űrszondára gyakorolt gravitációs hatása alapján a számítások szerint sűrűsége 1,61 g/cm³ - több, mint a Szaturnusz más közepes méretű jeges műholdjainak. Ez arra utal, hogy az Enceladus nagyobb százalékban tartalmaz szilikátokat és vasat, és valószínűleg a belseje viszonylag erősen melegszik a radioaktív elemek bomlásától.
A feltételezések szerint az Enceladus a Szaturnusz többi jeges holdjához hasonlóan viszonylag gyorsan kialakult, és ezért létezésének korai szakaszában gazdag volt rövid élettartamú radionuklidokban (például alumínium-26 és vas-60). Bomlásuk elegendő hőt biztosíthatna ahhoz, hogy a műhold belsejét jeges köpenyré és sziklás magmá differenciálja (a hosszú élettartamú radionuklidok bomlása önmagában nem tudta megakadályozni az Enceladus belsejének gyors fagyását kis mérete miatt, annak ellenére összetételében magas a kőzet aránya). Az ezt követő radioaktív és árapályos melegítés 1000 K-re emelheti a maghőmérsékletet, ami elég ahhoz, hogy megolvadjon a belső köpeny. De az Enceladus jelenlegi geológiai aktivitásának fenntartásához a magját helyenként meg kell olvadni. A magas hőmérséklet fenntartása ezeken a területeken árapály-fűtést biztosít, ami a műhold jelenlegi geológiai tevékenységének forrása.
Annak kiderítésére, hogy az Enceladus belseje differenciált-e, a kutatók nemcsak a geokémiai modelleket és tömegét vizsgálták, hanem a limbus alakját is . A geológiai és geokémiai adatok differenciálódás jelenlétére utalnak. De a műhold alakja összhangban van a hiányával (feltételezve, hogy hidrosztatikus egyensúlyban van ). De az Enceladus megfigyelt alakja mást sugall: differenciált, de nem hidrosztatikus egyensúlyban van, hiszen a közelmúltban gyorsabban forgott, mint most.
A "Cassini" által 2005-ben közvetített képek a "tigriscsíkokból" verődő gejzírekről okot adtak arra, hogy az Enceladus jégkérge alatt egy teljes értékű folyékony víz óceánjáról beszéljünk.
2014-ben olyan vizsgálatok eredményeit publikálták [18] , amelyek szerint az Enceladuson felszín alatti óceán található. Ez a következtetés a műhold gravitációs mezőjének mérésén alapult, amelyet három közeli (felszín felett kevesebb mint 500 km-rel) Cassini átrepülés során végeztek Enceladus felett 2010-2012-ben. A kapott adatok lehetővé tették a tudósok számára, hogy magabiztosan állítsák, hogy a műhold déli pólusa alatt folyékony víz óceánja terül el. A víztömeg mérete az észak-amerikai Superior -tóéhoz hasonlítható , területe körülbelül 80 ezer km² (Enceladus területének 10%-a), vastagsága körülbelül 10 km, mélysége 30-40 km. A sarktól a déli szélesség 50. fokáig terjed [18] [59] . Felső rétegeinek hőmérséklete -45°C körül lehet, és a mélység növekedésével elérheti a 0...+1°C-ot is, , amely a Föld sarkvidéki és antarktiszi vizeinek hőmérsékletéhez hasonlítható. Az alja feltehetően kőből készült. Továbbra sem világos, hogy van-e víz Enceladus északi sarka alatt. A víz jelenléte a déli póluson a szaturnusz gravitációs hatása által a műhold árapály-melegedésének sajátosságaival magyarázható, amely biztosítja a víz folyékony formában való létezését, még akkor is, ha az Enceladus felszíni hőmérséklete általában nem haladja meg a kb. 200°C. A rendelkezésre álló becslések szerint az óceánok hőmérséklete meghaladhatja a 90 °C-ot [60] . 2015 elején megerősítették a forró gejzírek tevékenységének bizonyítékait az alján [61] .
2015-ben a Cornell Egyetem asztrofizikusai 2004 óta hét évnyi kutatásból származó Cassini-adatokat használtak felszín alatti óceánmodelljük finomításához. Az Icarus folyóiratban [62] megjelent új kutatások szerint az Enceladus felszíne alatt nem különálló tározók találhatók, hanem egy globális vízóceán , amely el van zárva a mag felszínétől [63] . Erre utal az Enceladus fizikai librációjának nagy amplitúdója : ha a külső rétegét mereven rögzítenék a maghoz, akkor kisebb lenne.
2015-ben Japán, Németország és az USA bolygótudósai a Nature Communications folyóiratban publikáltak egy tanulmányt [60] , mely szerint az Enceladus-óceán vagy nagyon ősi, ami a Szaturnusz kialakulásával keletkezett, vagy viszonylag nemrégiben folyékony, kb. 10 millió évvel ezelőtt, pályaváltás vagy valamilyen nagy tárggyal való ütközés következtében, amely megolvasztotta a vizek egy részét és oxidációs reakciókat indított el a mag és az óceán határán.
Az Enceladus déli pólusa feletti, 2011. november 6-i Cassini-repülés 2017-ben publikált adatelemzése szerint [64] az óceán feletti jégréteg átlagos vastagsága nem 18-22, de még csak nem is 5 km, mint korábban. gondolta [65] , de csak 2 km.
2020 októberében az Icarus magazin publikált egy cikket „Az Enceladus fotometriailag korrigált globális infravörös mozaikjai: Új implikációk a spektrális sokféleségre és a geológiai aktivitásra” [66] , amelyet Rosenn Robidel, a Nantes-i Egyetemen dolgozó csillagászok csoportja írt. a geológiai Enceladus tevékenység új megerősítése. A Cassini VIMS műszerrel a 2004-2017 közötti időszakban gyűjtött adatok elemzése alapján a tudósok meg tudták határozni a fiatal tiszta jég olyan területeit, amelyek a műhold felszín alatti óceánjának fenekén lévő hotspotokat jeleznek [67] [68] .
2021. március 25-én a Nature folyóirat publikált egy cikket „A pole-to-equator ocean oververling on Enceladus” [69] , amelyet Ana Lobo, a California Institute of Technology munkatársa által vezetett bolygótudósok csoportja írt, amelyben a tudósok azt javasolták, hogy A globális keringési folyamatok az óceán belsejében működhetnek, hőt és különféle anyagokat szállítva a fenékről a fedő vízrétegekre, a sarkokról az egyenlítőre [70] .
2005-ben vált ismertté a gejzírek létezése a Szaturnusz holdján, amelyek a déli pólus repedéseiből ("tigriscsíkok") 250 km magasságig törnek ki [71] .
Az Enceladus déli sarki régiójából származó kibocsátások összetétele az INMS AMC "Cassini" tömegspektrométer szerint:
Más vegyületek nem mérhetők a <99 molekulatömeg-határ miatt.
A repedésekből ("tigriscsíkok") kibocsátott víz forró, és szilícium-dioxid -részecskéket tartalmaz, amely szinte minden szárazföldi kőzet fő összetevője [61] .
2016. március 28-án az Amerikai Egyesült Államok Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóirata közölt egy cikket [73] a Kaliforniai Egyetem és a Chicagói Egyetem tudósaitól, amely elmagyarázza a gejzírek előfordulásának természetét. A kutatók számításai szerint a gejzírek párhuzamos, téglalap alakú, mintegy 130 km hosszú és 35 km mély réskészletek kellene, hogy legyenek, ilyen paraméterekkel a turbulens vízáramlásoknak fel kell melegíteniük, ezzel megakadályozva a gejzírek befagyását a kitörés során [74] .
2018. június 27-én a Nature folyóiratban megjelent egy csillagászcsoport „Makromolekuláris szerves vegyületek az Enceladus mélységéből” [75] című cikke, amely azt jelzi, hogy a Cassini CDA adatainak elemzésének eredményei szerint. és INMS műszerek, akár 200 atomtömeg-egység tömegű nagy szerves molekulák , amelyek szén-, hidrogén-, oxigén- és nitrogénatomokból állnak. A spektrumok a benzolfragmenseknek, valamint a nitrogén- és oxigénatomot tartalmazó ionoknak megfelelő vonalakat is mutattak. Emellett a vízjégre jellemző klaszterkationokat is találtak. Ilyen nagy molekulák csak összetett kémiai folyamatok során, például hidrotermális aktivitás eredményeként, nagy nyomás és hőmérséklet mellett jöhetnek létre [76] [77] .
Európával együtt az Enceladust tartják a Naprendszer egyik legvalószínűbb helyének a földönkívüli mikrobiális élet létezésére (ennek a verziónak köszönhetően sok közvetett jel beszél: a meglehetősen sekély előfordulású folyékony víz óceánjának létezésének megerősítése , a Mariana-árokhoz hasonlítható, szilikátok sziklás magja, szerves vegyületek jelenléte a víz összetételében és magas lúgossága, valamint a hidrotermális aktivitás közvetlen bizonyítéka).
2015 májusában a Geochimica et Cosmochimica Acta folyóirat publikálta a Carnegie Intézet tudósainak cikkét, amelyben az Enceladus gejzírjei által kibocsátott folyadék savasságának meghatározásáról tettek közzé eredményeket. A tanulmány szerzői által tömegspektrométerekkel és Cassini gázanalizátorokkal nyert adatok alapján felépített óceánmodell azt mutatja, hogy a gejzírsugarak anyaga, és ennek következtében a felszín alatti óceán vizei is tartalmaznak egy nagy mennyiségű oldott só és szóda. Nagyon lúgos környezetük van, pH -értéke körülbelül 11-12 [78] , ami az ammóniaoldatokhoz hasonlítható (már pH 11-nél csak néhány baktérium és gomba él túl) [79] [80] . Hasonló az oldott anyagok összetétele a kaliforniai Mono Lake -ben és a kenyai Magadiban , amelyekben egysejtű és többsejtű szervezetek is élnek , köztük különféle rákfélék [81] .
2017 áprilisában a Science folyóiratban megjelent egy cikk "A Cassini molekuláris hidrogént talál az Enceladus csóvában: Evidence for hydrothermal process" [82] , amelyben a gejzírek folyadékának összetételét írták le a feldolgozott adatok szerint. A Cassini tömegspektrométereket mért a 2015. október 28-i elrepülése során, 49 km-es távolságból a déli póluson lévő repedések („tigriscsíkok”) felett. A vízen, szén-dioxidon, metánon és ammónián kívül a tudósok nagy mennyiségű hidrogént (a vízmennyiség körülbelül 1/100-át) találtak. Az összetétel elemzése a geológusok szerint aktív hidrotermikus folyamatokat jelez az Enceladus óceánjában. Amellett, hogy az óceán fenekén hidrogén képződik, a szén-dioxid valószínűleg metánná redukálódik, és az ilyen hidrotermális reakciók hasonlóak a Föld ősi óceánjainak tevékenységéhez, amelyek az első élőlények energiaforrásává váltak [ 83] .
2018 februárjában a Nature Communications folyóirat közzétette a Bécsi Egyetem tudósainak „Biológiai metántermelés feltételezett Enceladus-szerű körülmények között” című cikkét [84] , amely azt jelzi, hogy bizonyos archaeafajok , különösen a metanogének , életben maradhatnak az óceánban. Enceladus körülményei: A tanulmány szerzői szerint a szén-dioxid és a hidrogén a mikrobák energiaforrásaként szolgál majd, utóbbi a műhold magjában lezajló kémiai reakciók eredményeként képződhet [85] .
A Cassini berendezés nem tudta kimutatni az élet nyomait , mivel a küldetés tervezésekor senki sem sejtette, hogy megfelelő kutatásra van szükség. A jövőbeni expedíciók során gejzírek spektrográfiai vizsgálatát tervezik, hogy részletes információkat kapjanak a víz összetételéről. Nem kizárt az in situ elemzés , sőt a jégkéreg előzetes fúrása nélküli merülőgép alkalmazása sem, ha beigazolódnak a boulderi Űrkutató Intézet (USA) számításai, amelyek szerint a felszín alatti óceánból érkező víz annak ellenére a heti 30-40 km-es emelkedési ciklus, elegendő hőt visszatart, így a törésponton nem engedi befagyni a méteres repedéseket.
2022 szeptemberében a PNAS folyóiratban megjelent egy cikk, amely azt sugallja, hogy az Enceladus óceánja foszfort tartalmazhat , amely szükséges az élet keletkezéséhez. A tudósok geokémiai modellezést végeztek a Cassini adatai alapján, hogy megjósolják, mennyi foszfor lehet jelen a vízben. Ezek a modellek azt sugallják, hogy az Enceladus-óceánnak viszonylag gazdagnak kell lennie oldott foszforban. Ez azt jelenti, hogy most már nagyobb a bizalom abban, hogy Enceladus óceánja lakható [86] .
Az enceladusi küldetések koncepciói részt vesznek a NASA Discovery és a New Frontiers programjainak kiválasztásában, de mindig veszítenek a versenytársakkal szemben. A Discovery program közelgő küldetései (15. és 16. küldetések) részeként már kiválasztották a Vénuszra irányuló küldetéseket. A következő küldetéskiválasztásra a New Frontiers keretében legkorábban 2024-ben kerül sor [87] , korábban a The Enceladus Life Finder (ELF) és az Enceladus Life Signatures and Habitability (ELSAH) koncepciók vettek részt ebben a programban. A zászlóshajó-missziók programra való kiválasztás részeként az enceladusi küldetések koncepciói – az európai küldetéssel ellentétben – soha nem vettek részt.
2022-től, a James Webb teleszkóp felbocsátása után az Enceladust a NIRSpec infravörös műszerrel vizsgálják, hogy biológiai aláírásokat (metán, metanol, etán) keressenek a műhold gejzíreiben [88] . Az Enceladus Földtől való nagy távolsága és kis mérete miatt azonban nem lehet majd nagy felbontású képeket készíteni a műholdról. Ez 2027 után válik lehetővé, amikor a 39 méteres európai rendkívül nagy teleszkóp működésbe lép .
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Enceladus | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
dombormű részletek |
| |||||||||||
Szerkezet |
| |||||||||||
Tanulmány | ||||||||||||
Egyéb témák |
|
A Szaturnusz műholdai | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pásztortársak |
| ||||||||
Belföldi nagyvállalatok (és trójai műholdaik ) | |||||||||
Alcyonides | |||||||||
Külső nagy | |||||||||
Szabálytalan |
| ||||||||
Lásd még: Szaturnusz gyűrűi ∅ |
Műholdak a Naprendszerben | |
---|---|
több mint 4000 km | |
2000-4000 km | |
1000-2000 km | |
500-1000 km | |
250-500 km | |
100-250 km | |
50-100 km | |
Bolygók (és törpék ) szerint |
|
Naprendszer | |
---|---|
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|
atmoszférák | |
---|---|
A csillagok atmoszférája | Nap |
bolygó légkörei | |
A műholdak atmoszférája | |
törpebolygók | |
exobolygók | |
Lásd még |