В 2005 году научный мир был поражен удивительным открытием космического аппарата «Кассини». Во время исследования системы Сатурна он обнаружил захватывающее явление на южном полюсе Энцелада — компактного спутника диаметром всего 500 километров. Из ледяной поверхности этой луны вырывались мощные струи водяного пара через систему четырех параллельных разломов, получивших романтическое название «тигровые полосы». Это открытие привело ученых к предположению о существовании под поверхностью спутника целого океана соленой воды.
Происхождение этих впечатляющих гейзеров до сих пор вызывает оживленные дискуссии в научном сообществе. Существуют две основные теории: согласно первой, вода поступает непосредственно из подповерхностного океана, когда приливные силы раздвигают трещины в «тигровых полосах». Вторая теория предполагает, что вода образуется в результате трения ледяных пластов под воздействием тех же приливных сил.
Большинство ученых склоняются к первой версии, поскольку она не только объясняет наличие океана на Энцеладе, но и соответствует наблюдениям: выбрасываемый в космос лед содержит соли, хотя внешняя ледяная оболочка спутника является пресной.
Международная группа планетологов из США, Франции и Великобритании предложила интригующее объяснение солености гейзеров, не требующее прямой связи с глобальным океаном. Их инновационная двухмерная модель описывает особую прослойку на границе воды и льда, где вода одновременно существует в жидком и твердом состояниях. Эта модель прекрасно объясняет разнообразный состав извержений, достигающих даже кольца Е Сатурна. Результаты исследования были представлены в авторитетном журнале Geophysical Research Letters.
Особенно интересным является состав выбросов: они содержат как соленые, так и пресные частицы льда, а также метан, углекислый газ, молекулярный водород, водяной пар и органические соединения. Именно такой богатый химический состав делает Энцелад потенциально пригодным для существования жизни. Однако недавние исследования показывают, что океан спутника, вероятно, имеет слоистую структуру.
Присутствие в выбросах как соленого, так и пресного льда указывает на существование неоднородной среды, подобной той, что образуется при замерзании морской воды около ледников. Ученые создали детальную модель температурного режима в зоне контакта жидкой воды с ледяной оболочкой и провели расчеты солености океана и льда, где предположительно преобладает хлорид натрия.
В пограничной зоне формируется уникальная «ледовая каша» — среда, где вода существует одновременно в жидком и твердом состояниях. Этот водный резервуар может находиться внутри ледяного покрова спутника. Приливные силы создают трение между стенками трещин, что приводит к таянию льда и образованию неоднородного «рассола». При этом холодные массы опускаются вниз, а более теплые и пресные поднимаются к трещинам.
Интересно отметить, что температура замерзания морской воды составляет -1,8°C, тогда как пресная вода замерзает при 0°C. Это приводит к концентрации соли в нижних слоях «ледовой каши». При открытии трещин наружу выбрасывается смесь воды в двух состояниях. Такой механизм прекрасно объясняет наблюдаемый состав выбросов и их интенсивность — около 300 килограммов в секунду. При этом объем воды в резервуарах незначителен по сравнению с гигантским океаном Энцелада, объем которого достигает впечатляющих 20 миллионов кубических километров.
Источник: naked-science.ru
