Eine der größten Überraschungen von der Cassini-Mission zum Saturn war die Entdeckung aktiver Geysire am Südpol des Mondes Enceladus. Stattdessen ist dieser kleine Mond einer der geothermisch aktivsten Orte im Sonnensystem.
Eine neue Studie aus Cassini-Daten zeigt nun, dass die Südpolregion von Enceladus nur wenige Meter unter ihrer eisigen Oberfläche noch wärmer als erwartet ist. Während frühere Studien einen Ozean aus flüssigem Wasser in Enceladus bestätigt haben, der die Geysire antreibt, zeigt diese neue Studie, dass der Ozean wahrscheinlich näher an der Oberfläche liegt als bisher angenommen. Zusätzlich - und am verlockendsten - muss es eine Wärmequelle im Mond geben, die nicht vollständig verstanden wird.
"Diese Beobachtungen bieten einen einzigartigen Einblick in das, was unter der Oberfläche vor sich geht", sagte Alice Le Gall, die Teil des Cassini RADAR-Instrumententeams ist, vom Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) und der Université Versailles Saint-Quentin (UVSQ), Frankreich. „Sie zeigen, dass die ersten Meter unter der Oberfläche des untersuchten Gebiets, obwohl sie sich auf einer Eiszeit von 50 bis 60 km befinden, viel wärmer sind als erwartet: an einigen Stellen wahrscheinlich bis zu 20 km wärmer. Dies kann nicht nur durch die Beleuchtung der Sonne und in geringerem Maße durch die Erwärmung des Saturn erklärt werden, sodass eine zusätzliche Wärmequelle vorhanden sein muss. “
Mikrowellendaten, die während eines Vorbeiflugs im Jahr 2011 aufgenommen wurden, zeigen, dass an drei Brüchen in der Oberfläche von Enceladus überschüssige Wärme vorhanden ist. Ähnlich wie die sogenannten "Tiger-Stripe" -Funktionen auf diesem Mond, die Eis- und Wassermoleküle aktiv in den Weltraum entlüften, scheinen diese drei Frakturen zumindest 2011 nicht aktiv zu sein.
Wissenschaftler sagen, dass die scheinbar ruhenden Brüche, die über dem warmen, unterirdischen Meer des Mondes liegen, auf den dynamischen Charakter der Geologie von Enceladus hinweisen, was darauf hindeutet, dass der Mond an verschiedenen Stellen seiner Oberfläche mehrere Episoden von Aktivität erlebt haben könnte.
Der Vorbeiflug 2011 lieferte die ersten - und leider einzigen - hochauflösenden Beobachtungen des Südpols von Enceladus bei Mikrowellenwellenlängen.
Es betrachtete einen schmalen, bogenförmigen Streifen der südlichen Polarregion, der etwa 25 km breit und nur 30 km bis 50 km nördlich der Tigerstreifenbrüche liegt.
Die festgestellte Hitze scheint unter einer viel kälteren Frostschicht zu liegen.
Aufgrund betrieblicher Einschränkungen des Vorbeiflugs 2011 war es nicht möglich, Mikrowellenbeobachtungen der aktiven Frakturen selbst zu erhalten. Dies ermöglichte den Wissenschaftlern jedoch zu beobachten, dass sich das thermisch anomale Gelände von Enceladus weit über die Tigerstreifen hinaus erstreckt.
Ihre Ergebnisse zeigen, dass es wahrscheinlich ist, dass die gesamte Südpolregion darunter warm ist, was bedeutet, dass der Ozean von Enceladus nur 2 km unter der eisigen Mondoberfläche in diesem Gebiet liegen könnte. Das Ergebnis stimmt mit einer Studie von 2016 überein, die von einem anderen Cassini-Teammitglied, Ondrej Cadek, durchgeführt wurde und die die Dicke der Kruste am Südpol von Enceladus auf weniger als den Rest des Mondes schätzte. In dieser Studie wurde die Tiefe der Eisschale am Südpol auf weniger als 5 km geschätzt, während die durchschnittliche Tiefe in anderen Gebieten von Enceladus zwischen 18 und 22 km liegt.
Was erzeugt die innere Wärme bei Enceladus? Die Hauptwärmequelle bleibt ein Rätsel, aber Wissenschaftler glauben, dass die Gravitationskräfte zwischen Enceladus, Saturn und einem anderen Mond, Dione, das Innere von Enceladus ziehen und beugen. Das als Gezeitenkräfte bekannte Ziehen bewirkt, dass das Innere des Mondes reibt und Reibung und Wärme erzeugt. Es erzeugt auch Spannungskompressionen und Verformungen an der Kruste, die zur Bildung von Fehlern und Brüchen führen. Dies erzeugt wiederum mehr Wärme in den Untergrundschichten. In diesem Szenario unterliegt die dünnere Eiskruste im Südpolbereich einer größeren Gezeitenverformung, was bedeutet, dass mehr Wärme erzeugt wird, um das Grundwasser warm zu halten.
Da die Geysire bis zu Cassinis Ankunft am Saturn nicht bekannt waren, verfügte das Raumschiff nicht über eine bestimmte Nutzlast, um sie zu untersuchen, aber die Wissenschaftler verwendeten die ihnen zur Verfügung stehenden Instrumente, um die bestmöglichen Beobachtungen zu machen und das Raumschiff auf eine Entfernung von 49 km zu fliegen ( 30 Meilen) der Oberfläche. Um die Gezeitenerwärmung vollständig zu untersuchen oder festzustellen, ob es eine andere Wärmequelle gibt, werden die Wissenschaftler weiterhin die Daten untersuchen, die bereits von verschiedenen Cassini-Instrumenten erfasst wurden. Da die Mission jedoch im September 2017 endet, ist möglicherweise eine weitere Mission zu diesem faszinierenden Mond erforderlich, um dieses Rätsel vollständig zu lösen.
"Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven, um die Entstehung bewohnbarer Bedingungen auf den eisigen Monden der Gasriesenplaneten zu untersuchen", sagt Nicolas Altobelli, Projektwissenschaftler der ESA für Cassini-Huygens. "Wenn das unterirdische Meer von Enceladus wirklich so nahe an der Oberfläche liegt, wie diese Studie zeigt, könnte eine zukünftige Mission zu diesem Mond, der ein eisdurchdringendes Radarinstrument besitzt, es möglicherweise erkennen."
"Das Auffinden von Temperaturen in der Nähe dieser drei inaktiven Frakturen, die unerwartet höher sind als die außerhalb, trägt zur Intrige von Enceladus bei", sagte Linda Spilker, Projektwissenschaftlerin bei Cassini im Jet Propulsion Laboratory. „Wie ist der warme unterirdische Ozean wirklich und hätte sich das Leben dort entwickeln können? Diese Fragen müssen noch von zukünftigen Missionen in dieser Ozeanwelt beantwortet werden. “
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Quellen: ESA
JPL
Aufsatz: Thermisch anomale Merkmale im Untergrund des südpolaren Geländes von Enceladus “von A. Le Gall et al. (2017), veröffentlicht in Nature Astronomy
