Aliens

Kāpēc Encelādam ir apakšzemes okeāns? Jauns pētījums izskaidro atšķirības starp Saturna mēnešiem

Jaunākais pētījums, kurā pētnieki mēģina atrisināt Saturna mēnešu mīklas, varētu arī sniegt atbildi uz jautājumu, kāpēc viens no tiem – Encelāds – varētu būt dzīvībai piemērots (Sk.: Uz Saturna pavadoņa Encelāda varētu būt dzīvības pastāvēšanai labvēlīgi apstākļi, aliens.lv, 09.04.2019.).

Piemēram, tagad zinātnieki zina, kāpēc uz Encelāda eksistē zem ledus garozas apslēpts šķidra ūdens okeāns, kamēr uz citiem Saturna pavadoņiem to nav.

Saturns, kas ir otra lielāka planēta Saules sistēmā aiz Jupitera - Saturns ir 9 reizes lielāks par Zemi un tā masa ir 95 reizes lielāka par Zemes masu, ir slavens ar saviem gredzeniem. Saturnam ir vairāk nekā 60 pavadoņu, no kuriem mazākie ir tikai 300 000 metru diametrā, savukārt Saturna lielākā pavadoņa, Titāna, diametrs ir pat lielāks, nekā Merkūram. Daudzu mēnešu orbītas atrodas tālu no gredzenotās planētas, turpretī tuvākie mēneši atrodas Saturna gredzenu spraugas.

Izcelsmes mīkla

Zinātniekiem bija liela mīkla arī piecu Saturna mēnešu – Mimasa, Encelāda, Tētijas, Dionas un Rējas – izcelsme un evolūcija. Līdz šim uzskatīja, ka šo mēnešu uzbūve un blīvums ir atkarīgs no masas vai attāluma no Saturna. Tomēr jaunākā analīze liecina, ka patiesībā ir pavisam savādāk.

Iepriekšējie pētījumi liecināja, ka šie mēneši radušies no Saturna gredzenu putekļiem. Zinātnieki pieņēma, ka Saturna gravitācija varēja izraisīt spēcīgus paisumus uz mēnešiem, kā rezultātā, samaisoties un kūstot, smagākie akmens ieži veidoja pavadoņu serdi, kamēr vieglākais ledus veidoja to ārējo čaulu. Šo paisuma spēku stiprums mainās atkarībā no pavadoņu attāluma no Saturna; uz Saturnam tuvāk esošiem mēnešiem paisumi ir stiprāki, bet uz tiem, kas no planētas atrodas attālāk – vājāki.

Tomēr zinātniekus mulsināja tas, ka uz Mimasa, kas no šiem pieciem lielajiem mēnešiem atrodas vistuvāk Saturnam, nav novērojama jebkāda ģeoloģiska aktivitāte, neskatoties uz to, ka tas ir visvairāk pakļauts Saturna izraisīto paisuma spēku iedarbībai. Turpretim uz Encelāda, kas atrodas tālāk no Saturna, paisuma spēki ir 30 reizes vājāki, nekā uz Mimasa. Un tomēr tie izraisa ledus kušanu Encelāda iekšienē, radot gigantisku, zem ledus apslēptu šķidra ūdens okeānu un geizerus, kas izspļauj ūdeni kosmosā.

Rēja ir lielākais no pieciem pētījumā aplūkotājiem Saturna mēnešiem un tāpēc tās iekšienē vajadzētu būt saglabājies pietiekami daudz siltuma, lai izkausētu iežus un ledu, atdalot tās iekšējos slāņus. Taču iepriekšējie pētījumi liecina, ka Rējas iekšējo struktūru veido ledus un iežu maisījums. Savukārt izmēros mazākie Saturna mēneši – Mimass, Enecelāds un Diona – sastāv no akmens iežiem serdē un ledus garozas ārpusē.

Jaunais pētījums

Plašāka izpratne par šo piecu Saturna mēnešu ģeoloģiskās aktivitātes rašanos varētu palīdzēt atbildēt uz jautājumu, vai Encelāda apslēptais okeāns varētu būt mājvieta dzīvībai. Visvairāk mūs satrauc ārpuszemes dzīvības meklējumi, space.com pastāstīja pētījuma vadošais pētnieks Marks Nevē (Marc Neveu) no NASA Godāra kosmisko lidojumu centra Merilendā.

Lai izskaidrou šo piecu mēnešu stāvokli, pētnieki datorā modelēja paisuma spēku iedarbību uz Saturna pavadoņu ģeoloģiju. Šajā pētījumā zinātniekiem bija jāņem vērā, ka paisuma spēki darbojas ikdienišķos laika mērogos, kamēr ģeoloģiskie procesi ilgst miljoniem gadu. Iepriekšējos pētījumos zinātnieki izvēlējas vienu no divām pieejām, vai nu pētīja plūdmaiņas vai šo mēnešu ģeoloģiju.

Jaunajā pētījumā zinātnieki izstrādāja datormodeļus, kuri simulēja gan ģeoloģiskus procesus, gan plūdmaiņas, kas varēja notikt uz šiem mēnešiem apmēram 4,5 miljardus gadu garajā Saturna pastāvēšanas laikā.

Pētījumā tika secināts, ka paisuma spēki varēja izraisīt pietiekami augstu ģeoloģisko aktivitāti Encelāda, Tētijas un Dionas okeānos gan pagātnē, gan arī tagad. Tāpēc visai ticams, ka arī pašreiz uz Encelāda zem ledus čaulas eksistē šķidra ūdens okeāns. Tas izskaidrojams ar to, ka Encelāds, pateicoties tā gravitācijas mijiedarbībai ar citu mēnešu, piemēram, Tētijas un Dionas gravitāciju, spējusi saglabāt relatīvi iegarenu orbītu. Tāpat arī regulāri mainoties Saturna gravitācijas spiedienam, mainās arī Encelāda formas deformācijas apjoms, tādējādi sasildot mēness iekšieni.

Tas ir pirmais izskaidrojums, kas saskan ar NASA zondes Cassini iegūtajiem datiem, kāpēc uz Encelāda, kas ir tikai Vašingtonas pavalsts izmērā, joprojām eksistē apslēpts šķidra ūdens okeāns, kamēr citiem par Encelādu lielākiem un Saturnam tuvāk esošiem mēnešiem, šķiet, tādu okeānu nav.

Pētnieki arī noskaidrojuši, ka Mimass radies pirms 100 miljoniem vai 1 miljarda gadiem; ja tas būtu vecāks, tad mijiedarbība starp Mimasa un Saturna gredzeniem būtu novedusi pie tā, ka mēnesim būtu augstāka orbīta, nekā ir pašreiz. Nelielais vecums nozīmē arī to, ka Mimass izveidojās pēc tam, kad radioaktīvais materiāls, kas bija radies pirms 4,5 miljardiem gadu, kad veidojas Saules sistēma, bija sabrucis. Tādā gadījumā šā Saturna mēneša iekšiene jau no paša sākuma bija pārāk auksta un cieta, lai to spētu sasildīt paisuma spēki.

Kad ledus ir sasilis, tas daudz vairāk reaģē uz paisuma spēkiem, kas to deformē, sacīja Nevē. Mimasam nebija pat minimāla iekšēja karstuma, lai sāktos paisuma spēku izraisīta ģeoloģiskā aktivitāte.

Runājot par to, kāpēc Rējas iekšienē slāņi joprojām nav atdalīti, jānorāda, ka Cassini sniegtajos datos par mēneša iekšējo uzbūvi ir diezgan liela nenoteiktības pakāpe, tā ka iespējams, ka tās dziļākie iekšējie slāņi ir klinšaini, turpretī ārējie slāņi sastāv no ledus, sacīja Nevē.

Visi šie atklājumi pētniekiem ļauj pieņemt, ka Encelāda apslēptais okeāns ir vismaz miljardu gadu vecs. Miljards gadu ir pietiekami ilgs laiks, lai izceltos dzīvība. Uz Zemes tā radās tikai 1 miljardu gadu pēc tās rašanās, sacīja Nevē. Vienlaikus 1 miljards gadu nozīmē arī to, ka starp Encelāda akmens kodolu (kas joprojām ir karsts) un tā okeānu arvien pastāv pietiekami augsta ķīmiskā aktivitāte, kas varētu nodrošināt enerģiju mikrobioloģiskai dzīvībai tajā. Tādējādi Encelāda okeāns nav ne pārāk vecs, ne pārāk jauns, tas ir tieši tik vecs, lai tajā rastos un evolucionētu dzīvība, sacīja Nevē.

Tomēr zinātnieks arī brīdināja, ka galvenais pētījuma trūkums ir aprēķinu vienkāršošana, kas var ietekmēt precizitāti. Mēs neaprēķinājām augstos un zemos paisumus, kas katrā no pieciem mēnešiem vienlaicīgi notika ik pēc dažām stundām 4,5 miljardu gadu laikā – šādu aprēķinu veikšanai būtu nepieciešami 20 gadi.

Nākotnē zinātnieki gribētu simulēt ievērojami sarežģītākus scenārijus, kuros vērā tiktu ņemtas daudzas Saturna un tā pavadoņu iezīmes, piemēram, klejojošo mēnešu ievilkšana savā orbītā un savstarpējās sadursmes, sacīja Nevē.

Avoti:
space.com
atklajumi.lv