Een van de grootste verrassingen van de Cassini-missie naar Saturnus is de ontdekking van actieve geisers aan de zuidpool van de maan Enceladus. In plaats daarvan is deze kleine maan een van de meest geothermisch actieve plaatsen in het zonnestelsel.
Nu, een nieuwe studie van Cassini gegevens blijkt dat het zuidpoolgebied van Enceladus is nog warmer dan verwacht slechts enkele meters onder het ijzige oppervlak. Hoewel eerdere studies een oceaan van vloeibaar water in Enceladus hebben bevestigd die de geisers van brandstof voorziet, toont deze nieuwe studie aan dat de oceaan waarschijnlijk dichter bij de oppervlakte is dan eerder werd gedacht. Bovendien - en meest aanlokkelijk - moet er een warmtebron in de maan zijn die niet volledig wordt begrepen.
"Deze waarnemingen bieden een uniek inzicht in wat er zich onder de oppervlakte afspeelt", zegt Alice Le Gall, die deel uitmaakt van het Cassini RADAR-instrumententeam, van Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) en Université Versailles Saint-Quentin (UVSQ), Frankrijk. “Ze laten zien dat de eerste meters onder het oppervlak van het gebied dat we hebben onderzocht, hoewel met een glaciale 50-60 K, veel warmer zijn dan we hadden verwacht: waarschijnlijk tot 20 K warmer op sommige plaatsen. Dit kan niet alleen worden verklaard als gevolg van de verlichting van de zon en, in mindere mate, de verwarming van Saturnus, dus er moet een extra warmtebron zijn. "
Uit microgolfgegevens van een close flyby in 2011 blijkt dat er bij drie breuken in het oppervlak van Enceladus overtollige warmte is. Hoewel vergelijkbaar met de zogenaamde 'tijgerstreep'-kenmerken op deze maan die ijs- en watermoleculen actief de ruimte in blazen, lijken deze drie breuken niet actief te zijn, althans niet in 2011.
Wetenschappers zeggen dat de schijnbaar sluimerende breuken die boven de warme, ondergrondse zeespiegel van de maan liggen, wijzen op het dynamische karakter van de geologie van Enceladus, wat suggereert dat de maan mogelijk verschillende periodes van activiteit heeft ervaren, op verschillende plaatsen op het oppervlak.
De flyby van 2011 leverde de eerste - en helaas de enige - waarnemingen met hoge resolutie van de zuidpool van Enceladus op microgolfgolflengten.
Het keek naar een smalle, boogvormige strook van het zuidelijke poolgebied, ongeveer 25 km (15 mijl) breed, en slechts 30 km tot 50 km (18-30 mijl) ten noorden van de tijgerstreepbreuken.
De gedetecteerde warmte lijkt onder een veel koudere vorstlaag te liggen.
Vanwege de operationele beperkingen van de flyby van 2011 was het niet mogelijk om microgolfwaarnemingen van de actieve fracturen zelf te verkrijgen. Maar dit stelde de wetenschappers in staat om te observeren dat de thermisch afwijkende terreinen van Enceladus tot ver buiten de tijgerstrepen reiken.
Hun bevindingen tonen aan dat het waarschijnlijk is dat de hele zuidpoolregio warm is, wat betekent dat de oceaan van Enceladus slechts 2 km onder het ijskoude oppervlak van de maan in dat gebied zou kunnen liggen. De bevinding is het eens met een 2016 studie, geleid door een ander Cassini teamlid, Ondrej Cadek, waarbij de dikte van de korst op Enceladus’ zuidpool naar schatting minder dan de rest van de maan. Die studie schatte de diepte van de schelp op de zuidpool op minder dan 5 km (1,2 mijl), terwijl de gemiddelde diepte op andere gebieden van Enceladus tussen 18 en 22 km ligt.
Wat genereert de interne warmte bij Enceladus? De belangrijkste warmtebron blijft een mysterie, maar wetenschappers denken dat de zwaartekracht tussen Enceladus, Saturnus en een andere maan, Dione, het interieur van Enceladus trekt en buigt. Bekend als getijdekrachten, zorgt het trekken ervoor dat het binnenste van de maan wrijft, waardoor wrijving en hitte ontstaan. Het veroorzaakt ook spanningscompressies en vervormingen op de korst, wat leidt tot de vorming van fouten en breuken. Dit zorgt op zijn beurt voor meer warmte in de ondergrondse lagen. In dit scenario is de dunnere ijzige korst in het zuidpoolgebied onderhevig aan een grotere getijdenvervorming, wat betekent dat er meer warmte wordt gecreëerd om het ondergrondse water warm te houden.
Omdat de geisers niet bekend waren tot Cassini's aankomst in Saturnus, had het ruimtevaartuig geen specifiek laadvermogen om ze te bestuderen, maar wetenschappers gebruikten de instrumenten waarover ze beschikten om de beste waarnemingen te doen die ze konden, waarbij ze het ruimtevaartuig naar binnen 49 km vlogen ( 30 mijl) van het oppervlak. Om de getijdenverwarming volledig te bestuderen - of om te bepalen of er een andere warmtebron is - zullen wetenschappers de gegevens die al door verschillende Cassini-instrumenten zijn genomen, blijven bestuderen. Maar aangezien de missie in september 2017 zal eindigen, kan het nodig zijn om opnieuw naar deze intrigerende maan te gaan om dit mysterie volledig te doorgronden.
"Deze ontdekking opent nieuwe perspectieven om de opkomst van bewoonbare omstandigheden op de ijskoude manen van de gasreuzenplaneten te onderzoeken", zegt Nicolas Altobelli, ESA's projectwetenschapper voor Cassini-Huygens. "Als de ondergrondse zee van Enceladus echt zo dicht bij de oppervlakte is als deze studie aangeeft, dan kan een toekomstige missie naar deze maan met een ijsdoordringend radar-klinkend instrument hem misschien detecteren."
“Het vinden van de temperaturen in de buurt van deze drie inactieve breuken die onverwacht hoger zijn dan die daarbuiten draagt bij aan de intriges van Enceladus,” zei Cassini Project Scientist Linda Spilker bij het Jet Propulsion Laboratory. 'Hoe ziet de warme ondergrondse oceaan er echt uit en zou het leven daar kunnen zijn geëvolueerd? Deze vragen moeten nog worden beantwoord door toekomstige missies naar deze oceaanwereld. '
Voel je vrij om je missievoorstellen in te dienen in de commentaarsectie hieronder ...
Bronnen: ESA
JPL
Paper: Thermisch abnormale kenmerken in de ondergrond van het zuidpoolgebied van Enceladus ”door A. Le Gall et al. (2017), gepubliceerd in Nature Astronomy
