2014.04.08. - A gravitációs mérések megerősítik az óceán létét a Szaturnusz holdján

A NASA Cassini űrszondája által végzett gravitációs mérések megerősítették, hogy a Szaturnusz Enceladus holdja déli pólusának közelében, a "tigriscsíkok" alatt nagy, felszín alatti vízóceán rejtőzhet.

2005-ben a NASA Cassini űrszondája olyan képeket küldött a Földre a Szaturnusz Enceladus nevű holdjáról, melyeken az látszott, hogy a "tigriscsíkoknak" elnevezett vetődésekből vízpára és jégszemcsék dobódnak ki a jeges felszínre. Akkoriban meglepő újságnak számított, hogy az alig 500 kilométer átmérőjű hold ilyen aktív égitest. Azóta az ezzel foglalkozó kutatók úgy vélik, hogy a gejzíreket egy nagy, felszín alatti víztömeg táplálja. Ezt a feltételezést most a Cassini gravitációs mérései is megerősítették, azaz az Enceladus déli pólusa közelében valóban egy nagy óceán húzódhat a felszíni tigriscsíkok alatt. David Stevenson (Caltech), az eredményt jegyző kutatócsoport egyik tagja, a bolygóbelsők kutatásának vezető szaktekintélye szerint ez az első eset, hogy az Enceladus belső felépítését geofizikai módszerekkel vizsgálták. Az így nyert adatok pedig azt mutatják, hogy a déli pólus környékén, körülbelül 50 kilométerrel a felszín alatt egy óceán húzódhat, ami magyarázatul szolgálhat az ott feltörő vízre.

Az illusztráció az Enceladus belső szerkezetét mutatja a Cassini gravitációs mérései alapján. Magas déli szélességeken a jeges köpeny és a kis sűrűségű kőzetmag között egy helyi óceán húzódhat. A felszíni alakzatok és a gejzírek képei a Cassini Imaging Science Subsystem által rögzített felvételeken alapulnak.
[NASA/JPL-Caltech]

A Cassini űrszonda 2010 áprilisa és 2012 májusa között három alkalommal repült el az Enceladus mellett. A megközelítések során a kutatók a NASA Deep Space Network hálózatának segítségével rögzítették a szonda mikrohullámú követőjelét, ez alapján pedig rendkívüli pontossággal tudták meghatározni az űreszköz trajektóriáját. Az Enceladus gravitációs tere az elrepülés közben kis mértékben módosította a Cassini pályájának paramétereit, ami a visszasugárzott jel frekvenciájának eltérését okozta, ennek mérésével következtetni tudtak a hold gravitációs terének jellemzőire, ezen keresztül pedig a tömegeloszlására. Stevenson szerint ez az egyetlen módja annak, hogy távérzékeléssel a belső szerkezetre utaló ismereteket szerezzünk, a még pontosabb mérésekhez szeizmométereket kellene elhelyeznünk az Enceladus felszínén, erre azonban a közeljövőben egészen biztosan nem lesz még lehetőségünk.

A gravitációs mérés kulcsfontosságú része a déli pólus körüli ún. negatív tömeganomália, ami ezt jelenti, hogy ebben a régióban kevesebb anyag van, mint az egyenletes, gömbszimmetrikus eloszlás esetén várható lenne. Mivel az Enceladus déli pólusa körül a felszínen van egy ismert bemélyedés, a kutatók valójában számítottak a tömeganomáliára, ennek értéke azonban kisebbnek adódott, mint azt csak magából a bemélyedésből előre jelezték. Azaz Stevenson szerint a horpadást valami kompenzálja.

Ilyesmi gyakran előfordul a bolygószerű testeknél, a Földön is van rá példa. Néhány esetben a felszíni tömeghiányt a mélyben nagyobb sűrűségű anyag jelenléte kompenzálja, de fordított esetek is vannak, amikor a felszíni extra tömeget kisebb sűrűségű anyag ellensúlyozza a mélyben. Amikor Indiában az első gravitációs méréseket elvégezték, meglepődtek, hogy a Mount Everest a vártnál kisebb hatást gyakorolt. Ma már tudjuk, hogy a Mount Everest alatt, a legtöbb földi hegységhez hasonlóan, több tíz kilométer mélységbe lenyúló, kisebb sűrűségű alapzat helyezkedik el, azaz a felszín fölé magasló tömeget kisebb sűrűségű anyag kompenzálja a mélyben. Az Enceladus esetében a helyzet fordított. A felszíni tömeghiányt a mélyben a jégnél nagyobb sűrűségű anyag jelenléte ellensúlyozza. Stevenson szerint erre a szerepre az egyetlen logikus jelölt a víz. A felszín alatt 50 kilométerrel egy vízréteg vagy egy óceán pozitív tömeganomáliát jelentene, a felszíni bemélyedéssel együtt azonban a két anomália magyarázza a mérési eredményeket.

Bár senki sem állíthatja teljes bizonyossággal, hogy az Enceladus felszínének tigriscsíkjain kispriccelő vízpára ebből a felszín alatti óceánból származik, a kutatók szerint ez lehetséges. A sejtés az, hogy a vetődések - egyelőre még nem tisztázott módon - összeköttetésben állnak a hold belső, az excentrikus pályán fellépő árapály-erők hatása által fűtött részével. Stevenson magyarázata alapján az árapályhő újratöltheti az óceánt, a víznek egy része pedig a vetődéseken keresztül a felszínre juthat.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.04.03.