Enceladus este una din lunile de gheaţă ale lui Saturn. Acesta se găseşte în inelul E, ultimul inel al planetei Saturn. De câteva decenii oamenii de ştiinţă au suspectat că ar exista o relaţie de înrudire între Enceladus şi inelul E, deoarece inelul este mai gros în locul în care Enceladus orbitează. Acest mic satelit este remarcabil prin activitatea neobişnuită de la polul său sudic. Jeturi de apă îngheţată şi gaze sunt expulzate din interiorul satelitului prin aşa numitele “tiger stripes” (dungi de tigru). Nu am fi ştiut nimic despre această activitate spectaculoasă dacă nu ar fi fost misiunea Cassini.

 

 

 


Jeturile de particule de gheaţă şi gaze expulzate prin aşa numitele tiger stripes de pe Enceladus. Image credit: NASA/JPL/SSI


Sonda spaţială Cassini-Huygens a fost lansată în 1997 şi a ajuns în apropierea planetei Saturn în 2004. Obiectivele principale ale misiunii sunt observarea structurii inelelor lui Saturn, identificarea compoziţiei de suprafaţă a sateliţilor, studierea magnetosferei şi a atmosferei lui Saturn. Toate observaţiile realizate de sonda Cassini ne vor ajuta să înțelegem mai bine formarea, geologia şi evoluţia planetei Saturn, a inelelor şi a sateliţilor acestuia.

Cassini ne-a arătat că la polul sudic al lui Enceladus sunt prezente în jur de 100 de erupţii foarte asemănătoare cu gheizerele de pe Pământ. Acestea aruncă particule de gheaţă cu sare şi gaz la altitudini foarte mari datorită gravitaţiei reduse. Prezenţa sării în gheaţă indică o posibilă interacţiune a apei cu roca.

Acest praf expulzat din interiorul lui Enceladus este împrăștiat pe orbita acestuia, formând astfel inelul E. La fiecare trecere prin propriul său praf, Enceladus se acoperă cu un strat nou şi foarte fin de gheață. Temperaturile de la suprafaţă sunt foarte scăzute (- 200° C) din cauza reflectivităţii ridicate a gheţii. Aproape toată lumina care atinge suprafaţa lui Enceladus este reflectată înapoi în spaţiu.

Structura internă a lui Enceladus este foarte diferită de cea a Pământului sau a Lunii. Enceladus are o crustă de gheaţă cu săruri, sub care la polul sudic se află un ocean de apă lichidă, şi un nucleu de rocă.

In lucrarea lor Hsu et al., 2015 publicată în Nature, Hsu şi colegii săi analizează date obţinute de Analizatorul de Praf Cosmic (Cosmic Dust Analyser = CDA) montat pe Cassini şi descoperă noi particule în gheizerele de pe Enceladus.

Analizând datele trimise de CDA Hsu et al., ajung la concluzia că aceste jeturi conţin, pe lângă gheaţa bogată în sare, şi particule bogate în silicon şi oxigen. Totuşi, în majoritatea cazurilor siliconul se găseşte în silicaţi, adică în compuşi ce conţin siliciu, oxigen şi cationi. Cele mai răspândite compoziţii silicatice din sistemul solar sunt piroxenii (Fe,Mg)SiO3  şi  olivina (Fe,Mg)2SiO4, cu toate acestea CDA nu a detectat cantităţi semnificative de metale (Fe sau Mg), deci, cel mai probabil nanoparticulele bogate în siliciu expulzate de Enceladus sunt particule de SiO2.

Știind ca pe Pământ nanoparticulele de SiO2 din sisteme hidrotermale, cele care produc gheizere, pot lua naştere numai în condiţii speciale, Hsu şi colegii săi duc povestea un pic mai departe şi folosesc aceste particule pe post de termometre pentru a putea estima temperaturile de pe fundul oceanului subcrustal. Cum foloseşti o particulă de praf pe post de termometru? Simplu, faci un experiment şi încerci mai multe soluţii apoase de diferite compoziţii şi temperaturi pe care le pui în contact cu olivină și piroxeni pană când obţii particule de SiO2 asemănătoare cu cele de pe Enceladus. Exact asta au făcut Hsu şi colegii săi. În urma experimentelor, echipa condusă de Hsiang-Wen Hsu a ajuns la concluzia că temperatura minimă de la fundul oceanului subcrustal este de aproximativ 90 de grade Celsius.

Cercetătorii au trans concluzii foarte interesante despre activitatea internă a satelitului Enceladus:
- Sub crusta îngheţată se găseşte un ocean de apă care, cel puţin la fundul său este destul de cald, minimum 90 de grade Celsius.
- Datorită diferenţelor de temperatură dintre fundul şi partea superioară a oceanului subcrustal, în interiorul oceanului se formează curenţi de convecţie care agită încontinuu oceanul.
- Acest ocean subcrustal interacţionează cu nucleul de rocă suficient de mult încât să il dizolve şi să producă particule de silice nanometrice.
- Datorită dimesiunilor foarte mici ale particulelor timpul de interacţiune nu este foarte îndelungat, de oridnul lunilor.
- Salinitatea maximă a oceanului este de 4% şi cel mai probabil nu este uniformă în interiorul acestuia, existând diferenţe pe verticală.

Lucrarea lui Hsu  demonstrează existenţa interacţiunii apei lichide cu roca la temperaturi ridicate în interiorul lui Enceladus, aducând cu certitudine micuţa lună a lui Saturn în rândul corpurilor din sistemul solar care posedă oceane calde.

Pe lângă aspectele geologice interesante observate de Hsu, lucrarea lor deschide o nouă fereastră către posibilitatea existenţei vieţii pe sateliţii naturali ai lui Saturn. Existenţa unui ocean cald şi a interacţiunii apei cu substratul de rocă este foarte asemănătoare cu nişele extreme de pe Pământ, precum dorsala medio-Atlantică, care sunt pline de viaţă.



Surse:
Hsu et al., Ongoing hydrothermal activities within Enceladus, Nature, 519 207-210, DOI: doi:10.1038/nature14262, 2015.
Site-ul misiunii Cassini