Saturnův měsíc Enceladus uchvátil vědce od té doby Voyager 2 mise prošla systémem v roce 1981. Tajemství se prohloubilo až od příchodu Cassini sonda v roce 2004, která zahrnovala objev čtyř paralelních, lineárních trhlin kolem jižní polární oblasti. Tyto rysy byly přezdívány „Tiger Stripes“ kvůli jejich vzhledu a způsobu, jakým vyčnívají ze zbytku povrchu.
Od svého objevu se vědci pokusili odpovědět především na to, co to je a co je vytvořilo. Naštěstí nový výzkum vedený Carnegie Institute of Science odhalil fyziku, která tyto trhliny ovládá. To zahrnuje, jak souvisí s aktivitou Měsíce, proč se objevují kolem jižního pólu Enceladusu a proč jiná těla nemají podobné rysy.
Studie, která se nedávno objevila v časopise Astronomie přírody, byl veden Dougem Hemingwayem - kolegou z Carnegie s Ústavem terestrického magnetismu. Připojili se k němu planetární vědci Maxwell Rudolph z kalifornské univerzity Davis a Michael Manga z kalifornské univerzity Berkeley.
Pro jejich studium tým použil geofyzikální modely Enceladus, aby prozkoumal fyzické síly, které umožnily Tiger Stripes tvořit se a zůstat na místě v průběhu času. Zvláště zajímavý byl důvod, proč jsou tyto pruhy přítomné pouze na jižním pólu měsíce a proč jsou tak rovnoměrně rozloženy. Jak vysvětlil Hemingway:
"Tyto pruhy, které poprvé spatřila mise Cassini v Saturn, nejsou jako nic jiného známé v naší Sluneční soustavě." Jsou rovnoběžné a rovnoměrně rozložené, asi 130 kilometrů dlouhé a 35 kilometrů od sebe. Co je dělá obzvláště zajímavými, je to, že neustále vybuchují ledem, i když mluvíme. Žádné jiné ledové planety nebo měsíce nemají nic, co by se jim úplně líbilo. “
Odpověď na první otázku se ukázala být docela zajímavá. Modely zjevně odhalily, že trhliny, které tvoří pruhy, se mohly vytvořit na kterémkoli pólu, jednoduše se nejprve vytvořily na jižním pólu. Důvod jejich existence naopak souvisí s interakcí Encelada se Saturnem a výstředností na jeho oběžné dráze.
Abychom to rozebrali, Enceladus trvá trochu přes den (přesně 1,37), aby dokončil jednu oběžnou dráhu Saturn. Kvůli střední orbitální rezonanci 2: 1 má Enceladus se sousední Dionou určitou excentricitu na své oběžné dráze (0,0047), která se pohybuje od 236 918 km (147 214 mil) na nejbližší (periapsa) k 239 156 km (148 605 mil) ) při nejvzdálenějším (apoapsi).
Tato excentricita způsobuje, že se Enceladus protahuje a ohýbá, což vede k vnitřnímu zahřívání a geotermální aktivitě. Tento proces umožňuje Enceladu udržovat vnitřní oceán na hranici jádra a plášťu. Právě na pólech se nejvíce projevují největší účinky této gravitačně indukované deformace, což vede k tomu, že ledová vrstva je zde tenčí a vytvářejí se trhliny.
Tento proces také vede k obdobím ochlazování, během této doby některé z podpovrchových oceánů Enceladus zamrznou. Toto rozmrazování a zamrzání způsobí, že ledový povlak zesílí a ztenčí zespodu, což způsobí změny tlaku, které vedou k prasklinám. Protože ledová vrstva je na pólech tenčí, je nejvíce náchylná k praskání, což vede k Tiger Stripes.
Všechny tyto rysy berou jejich jména z měst, která jsou uvedena v arabském kompendiu lidových příběhů Arabské noci: Alexandria Sulcus, Káhira Sulcus, Bagdád Sulcus a Damašek Sulcus. Tým věří, že prasklina Bagdádu Sulcuse byla první, která se utvořila a poté znovu nezmrzla. Toto dovolilo vodě vybuchnout vybuchnout zevnitř, který nakonec způsobil, že se vytvoří další tři paralelní trhliny.
V podstatě, po paprskech vody rozstřikované z povrchu Měsíce, by se znovu zmrazily ve vesmíru a byly znovu použity jako sníh na povrchu. Když se na okrajích praskliny v Bagdádu vytvářel sníh, nahromaděná hmotnost přidávala další zdroj tlaku na ledovou vrstvu. Jak vysvětlil Max Rudolph, nejde jen o to, jak se tyto trhliny utvořily, ale také proč probíhají paralelně k sobě.
"Náš model vysvětluje pravidelné rozestupy trhlin," řekl. "To způsobilo, že se ledový pruh ohnul jen natolik, aby vyrazil paralelní trhlinu asi 35 kilometrů daleko."
Stejný mechanismus vysvětluje, proč trhliny Enceladuse zůstávají otevřené a stále propukají chocholy vody. Měsíční přílivová interakce se Saturnem vede ke stálému cyklu protahování a protahování. Tím se zabrání tomu, aby se trhliny uzavíraly, a místo toho se zajistí, že zažívají pravidelný vzorec rozšíření a zúžení.
Proč se to děje na Enceladu a ne na dalších měsících - jako je Ganymede, Europa, Titan a další „oceány světa“ - to se zmenšuje. Větší měsíce mají silnější gravitaci, která zabraňuje frakturám způsobeným přílivovými interakcemi, aby se otevřely až dovnitř. Enceladus je tedy jediným známým ledovým měsícem, kde se mohou vyskytovat tygří pruhy. Jak to Hemingway charakterizoval:
"Vzhledem k tomu, že jsme díky těmto trhlinám dokázali ochutnat a studovat podpovrchový oceán Enceladus, který milují astrobiologové, mysleli jsme si, že je důležité pochopit síly, které je formovaly a udržovaly." Naše modelování fyzikálních efektů, které zažívá ledová skořápka měsíce, ukazuje na potenciálně jedinečnou sekvenci událostí a procesů, které by mohly umožnit existenci těchto odlišných pruhů. “
V následujících desetiletích se doufá, že do systému Saturn může být vyslána další mise, která podrobněji prozkoumá Enceladuse. Data získaná společností Cassini potvrdil, že chocholy vypuklé z jeho trhlin obsahují organické molekuly. Budoucí mise se pokusí zjistit, zda mimozemský povrch také existuje mimozemský život.
