Οταν ο Κασίνι Η αποστολή έφτασε στο σύστημα του Κρόνου το 2004, ανακάλυψε κάτι μάλλον απροσδόκητο στο νότιο ημισφαίριο του Εγκέλαδου. Από εκατοντάδες ρωγμές που βρίσκονται στην πολική περιοχή, εντοπίστηκαν περιοδικά ρέματα νερού και οργανικών μορίων. Αυτή ήταν η πρώτη ένδειξη ότι το φεγγάρι του Κρόνου μπορεί να έχει έναν εσωτερικό ωκεανό που προκαλείται από υδροθερμική δραστηριότητα κοντά στα όρια του πυρήνα-μανδύα.
Σύμφωνα με μια νέα μελέτη που βασίζεται στο Κασίνι δεδομένα, τα οποία έλαβε πριν από την κατάδυση στην ατμόσφαιρα του Κρόνου στις 15 Σεπτεμβρίου, αυτή η δραστηριότητα μπορεί να συνέβαινε για κάποιο χρονικό διάστημα. Στην πραγματικότητα, η ομάδα μελέτης κατέληξε στο συμπέρασμα ότι εάν ο πυρήνας του φεγγαριού είναι αρκετά πορώδης, θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει αρκετή θερμότητα για να διατηρήσει έναν εσωτερικό ωκεανό για δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή η μελέτη είναι η πιο ενθαρρυντική ένδειξη ακόμη ότι το εσωτερικό του Enceladus θα μπορούσε να στηρίξει τη ζωή.
Η μελέτη, με τίτλο «Ενίσχυση της παρατεταμένης υδροθερμικής δραστηριότητας στο εσωτερικό του Εγκέλαδου», δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση Αστρονομία. Η μελέτη διεξήχθη από τον Gaël Choblet, ερευνητή στο Πλανητικό και Γεωδυναμικό Εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Νάντης, και περιελάμβανε μέλη από το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, Πανεπιστήμιο Charles, και το Ινστιτούτο Επιστημών της Γης και το Εργαστήριο Γεωχημικής και Κοσμοχημείας στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης.
Πριν απο Κασίνι πολλοί flybys της αποστολής του Enceladus, επιστήμονες πίστευαν ότι η επιφάνεια αυτού του φεγγαριού αποτελείται από συμπαγές πάγο. Μόνο αφού παρατήρησαν τη δραστηριότητα των λοφίων, συνειδητοποίησαν ότι είχε πίδακες νερού που εκτείνονταν μέχρι τον ωκεανό με ζεστό νερό στο εσωτερικό του. Από τα δεδομένα που λαμβάνονται από Κασίνι, Οι επιστήμονες μπόρεσαν ακόμη και να κάνουν μορφωμένες υποθέσεις για το πού βρισκόταν αυτός ο εσωτερικός ωκεανός.
Συνολικά, ο Εγκέλαδος είναι ένα σχετικά μικρό φεγγάρι, με διάμετρο περίπου 500 χλμ. Με βάση τις μετρήσεις της βαρύτητας που πραγματοποιήθηκαν από Κασίνι, Ο εσωτερικός του ωκεανός πιστεύεται ότι βρίσκεται κάτω από μια παγωμένη εξωτερική επιφάνεια σε βάθη 20 έως 25 km (12,4 έως 15,5 mi). Ωστόσο, αυτός ο επιφανειακός πάγος αραιώνεται σε περίπου 1 έως 5 χλμ. (0,6 έως 3,1 mi) πάνω από τη νότια πολική περιοχή, όπου οι πίδακες νερού και παγωμένων σωματιδίων εκτοξεύονται μέσω ρωγμών.
Βάσει του τρόπου με τον οποίο ο Εγκέλαδος περιστρέφεται γύρω από τον Κρόνο με μια συγκεκριμένη ταλάντευση (γνωστός και ως ελευθερία), οι επιστήμονες μπόρεσαν να κάνουν εκτιμήσεις για το βάθος του ωκεανού, το οποίο τοποθετούν στα 26 έως 31 χλμ. (16 έως 19 μίλια). Όλα αυτά περιβάλλουν έναν πυρήνα που πιστεύεται ότι αποτελείται από πυριτικά ορυκτά και μέταλλα, αλλά είναι επίσης πορώδες. Παρά όλα αυτά τα ευρήματα, η πηγή της εσωτερικής θερμότητας παρέμεινε κάτι ανοιχτό.
Αυτός ο μηχανισμός θα έπρεπε να είναι ενεργός όταν το φεγγάρι σχηματίστηκε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια και εξακολουθεί να είναι ενεργό σήμερα (όπως αποδεικνύεται από την τρέχουσα δραστηριότητα λοφίο). Όπως εξήγησε ο Δρ Choblet σε δήλωση τύπου του ESA:
«Όπου ο Enceladus παίρνει τη συνεχή δύναμη να παραμείνει ενεργός ήταν πάντα ένα μυστήριο, αλλά τώρα εξετάσαμε λεπτομερέστερα πώς η δομή και η σύνθεση του βραχώδους πυρήνα της σελήνης θα μπορούσε να διαδραματίσει βασικό ρόλο στην παραγωγή της απαραίτητης ενέργειας.»
Εδώ και χρόνια, οι επιστήμονες εικάζουν ότι οι παλιρροιακές δυνάμεις που προκαλούνται από τη βαρυτική επίδραση του Κρόνου είναι υπεύθυνες για την εσωτερική θέρμανση του Enceladus. Ο τρόπος με τον οποίο ο Κρόνος σπρώχνει και τραβά το φεγγάρι καθώς ακολουθεί ένα ελλειπτικό μονοπάτι γύρω από τον πλανήτη πιστεύεται επίσης αυτός που προκαλεί την παραμόρφωση του παγωμένου κελύφους του Εγκέλαδου, προκαλώντας τις ρωγμές γύρω από τη νότια πολική περιοχή. Αυτοί οι ίδιοι μηχανισμοί πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνοι για τον εσωτερικό ωκεανό ζεστού νερού της Europa.
Ωστόσο, η ενέργεια που παράγεται από την παλιρροιακή τριβή στον πάγο είναι πολύ ασθενής για να αντισταθμίσει την απώλεια θερμότητας που παρατηρείται από τον ωκεανό. Με τον ρυθμό που ο ωκεανός του Enceladus χάνει ενέργεια στο διάστημα, ολόκληρο το φεγγάρι θα παγώσει μέσα σε 30 εκατομμύρια χρόνια. Παρομοίως, η φυσική αποσύνθεση ραδιενεργών στοιχείων εντός του πυρήνα (η οποία έχει προταθεί και για άλλα φεγγάρια) είναι επίσης περίπου 100 φορές πολύ αδύναμη για να εξηγήσει τη δραστηριότητα του Enceladus στο εσωτερικό και το λοφίο.
Για να το αντιμετωπίσει αυτό, ο Δρ Choblet και η ομάδα του πραγματοποίησαν προσομοιώσεις του πυρήνα του Enceladus για να προσδιορίσουν τι είδους συνθήκες θα μπορούσαν να επιτρέψουν την παλιρροιακή θέρμανση για δισεκατομμύρια χρόνια. Όπως δηλώνουν στη μελέτη τους:
«Ελλείψει άμεσων περιορισμών στις μηχανικές ιδιότητες του πυρήνα του Enceladus, θεωρούμε ένα ευρύ φάσμα παραμέτρων για τον χαρακτηρισμό του ρυθμού παλιρροιακής τριβής και της αποτελεσματικότητας της μεταφοράς νερού από πορώδη ροή. Ο μη ενοποιημένος πυρήνας του Enceladus μπορεί να θεωρηθεί ως ένα πολύ κοκκώδες / κατακερματισμένο υλικό, στο οποίο η παλιρροιακή παραμόρφωση είναι πιθανό να σχετίζεται με ενδοκοκκική τριβή κατά τη διάρκεια των αναδιατάξεων θραυσμάτων. "
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι για το Κασίνι παρατηρήσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη, ο πυρήνας του Enceladus θα πρέπει να αποτελείται από μη στερεοποιημένους, εύκολα παραμορφώσιμους, πορώδεις βράχους. Αυτός ο πυρήνας θα μπορούσε να διαπεραστεί εύκολα από υγρό νερό, το οποίο θα διαρρέει στον πυρήνα και θα θερμαίνεται σταδιακά μέσω παλιρροιακής τριβής μεταξύ ολισθαίνων θραυσμάτων βράχου. Μόλις αυτό το νερό θερμάνθηκε επαρκώς, θα ανέβαινε προς τα πάνω λόγω των διαφορών θερμοκρασίας με το περιβάλλον του.
Αυτή η διαδικασία μεταφέρει τελικά τη θερμότητα στον εσωτερικό ωκεανό σε στενά λοφία που ανεβαίνουν στο παγωμένο κέλυφος του Enceladus. Μόλις φτάσει εκεί, αναγκάζει τον επιφανειακό πάγο να λιώσει και να σχηματίσει ρωγμές μέσω των οποίων οι πίδακες φτάνουν στο διάστημα, εκτοξεύοντας νερό, σωματίδια πάγου και ενυδατωμένα ορυκτά που αναπληρώνουν τον E-Ring του Κρόνου. Όλα αυτά συνάδουν με τις παρατηρήσεις του Κασίνι, και είναι βιώσιμο από γεωφυσική άποψη.
Με άλλα λόγια, αυτή η μελέτη είναι σε θέση να δείξει ότι η δράση στον πυρήνα του Enceladus θα μπορούσε να παράγει την απαραίτητη θέρμανση για τη διατήρηση ενός παγκόσμιου ωκεανού και την παραγωγή δραστικής δραστηριότητας. Δεδομένου ότι αυτή η δράση είναι αποτέλεσμα της δομής του πυρήνα και της παλιρροιακής αλληλεπίδρασης με τον Κρόνο, είναι απόλυτα λογικό ότι λαμβάνει χώρα για δισεκατομμύρια χρόνια. Έτσι, πέρα από την παροχή της πρώτης συνεκτικής εξήγησης για τη δραστηριότητα λοφίο του Enceladus, αυτή η μελέτη είναι επίσης μια ισχυρή ένδειξη της βιωσιμότητας.
Καθώς οι επιστήμονες έχουν καταλάβει, η ζωή χρειάζεται πολύ χρόνο για να ξεκινήσει. Στη Γη, εκτιμάται ότι οι πρώτοι μικροοργανισμοί εμφανίστηκαν μετά από 500 εκατομμύρια χρόνια, και οι υδροθερμικοί εξαεριστήρες πιστεύεται ότι έπαιξαν βασικό ρόλο σε αυτήν τη διαδικασία. Χρειάστηκαν άλλα 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια για να εξελιχθεί η πρώτη πολυκυτταρική ζωή και τα χερσαία φυτά και ζώα υπήρχαν μόνο τα τελευταία 500 εκατομμύρια χρόνια.
Γνωρίζοντας ότι τα φεγγάρια όπως ο Enceladus - το οποίο διαθέτει την απαραίτητη χημεία για να στηρίξει τη ζωή - είχε επίσης την απαραίτητη ενέργεια για δισεκατομμύρια χρόνια είναι επομένως πολύ ενθαρρυντικό. Μπορεί κανείς να φανταστεί τι θα βρούμε μόλις οι μελλοντικές αποστολές αρχίσουν να ελέγχουν πιο στενά τα λοφία του!
