عندما كاسينيبعثة وصلت إلى نظام زحل في عام 2004 ، واكتشفت شيئًا غير متوقع إلى حد ما في نصف الكرة الجنوبي للقمر إنسيلادوس. من بين مئات الشقوق الموجودة في المنطقة القطبية ، تم رصد أعمدة من الماء والجزيئات العضوية بشكل دوري. كان هذا أول مؤشر على أن قمر زحل قد يكون له محيط داخلي ناتج عن النشاط الحراري المائي بالقرب من حدود اللب والوشاح.
وفقا ل دراسة جديدة مرتكز علىكاسينيالبيانات التي حصلت عليها قبل الغوص في الغلاف الجوي لكوكب زحل 15 سبتمبر ، ربما كان هذا النشاط مستمراً لبعض الوقت. في الواقع ، خلص فريق الدراسة إلى أنه إذا كان لب القمر مساميًا بدرجة كافية ، فقد يكون قد ولّد حرارة كافية للحفاظ على محيط داخلي لمليارات السنين. هذه الدراسة هي أكثر المؤشرات المشجعة حتى الآن على أن الجزء الداخلي من إنسيلادوس يمكن أن يدعم الحياة.
الدراسة بعنوان ' تفعيل النشاط الحراري المائي المطول داخل إنسيلادوس '، ظهر مؤخرًا في المجلةعلم الفلك الطبيعي.قاد الدراسة Gaël Choblet ، الباحث في مختبر الكواكب والجيوديناميكية في جامعة نانت ، وتضم أعضاء من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، وجامعة تشارلز ، و معهد علوم الأرض و ال معمل الجيولوجيا والكوسموكيمياء في جامعة هايدلبرغ.
عرض الفنان للنشاط الحراري المائي المحتمل الذي قد يحدث في قاع بحر إنسيلادوس وتحته. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث
قبلكاسينييعتقد العلماء أن سطح القمر يتكون من جليد صلب. وفقط بعد ملاحظة نشاط العمود ، أدركوا أنه حدث نفاثات الماء التي امتدت على طول الطريق إلى محيط الماء الدافئ في باطنه. من البيانات التي حصلت عليهاكاسيني ،حتى أن العلماء كانوا قادرين على عمل تخمينات مستنيرة حول مكان وجود هذا المحيط الداخلي.
أخيرًا ، إنسيلادوس هو قمر صغير نسبيًا ، يبلغ قطره حوالي 500 كيلومتر (311 ميل). بناءً على قياسات الجاذبية التي تم إجراؤها بواسطةكاسيني ،يُعتقد أن محيطه الداخلي يقع تحت سطح خارجي جليدي على أعماق تتراوح من 20 إلى 25 كم (12.4 إلى 15.5 ميل). ومع ذلك ، فإن هذا الجليد السطحي يخف إلى حوالي 1 إلى 5 كيلومترات (0.6 إلى 3.1 ميل) فوق المنطقة القطبية الجنوبية ، حيث تتدفق نفاثات الماء والجسيمات الجليدية عبر الشقوق.
استنادًا إلى الطريقة التي يدور بها القمر إنسيلادوس حول زحل ببعض الاهتزاز (المعروف أيضًا باسم الاهتزاز) ، تمكن العلماء من إجراء تقديرات لعمق المحيط ، والتي حددوها عند 26 إلى 31 كم (16 إلى 19 ميل). كل هذا يحيط بنواة يعتقد أنها تتكون من معادن السيليكات والمعادن ، ولكنها أيضًا مسامية. على الرغم من كل هذه النتائج ، ظل مصدر الحرارة الداخلية مسألة مفتوحة.
يجب أن تكون هذه الآلية نشطة عندما تشكل القمر منذ مليارات السنين ولا يزال نشطًا حتى اليوم (كما يتضح من نشاط العمود الحالي). كما أوضح الدكتور تشوبلت في وكالة الفضاء الأوروبية بيان صحفي :
'لطالما كان المكان الذي يحصل فيه إنسيلادوس على القوة المستمرة ليظل نشطًا نوعًا ما من الغموض ، لكننا نظرنا الآن بمزيد من التفصيل في كيف يمكن أن يلعب هيكل وتكوين اللب الصخري للقمر دورًا رئيسيًا في توليد الطاقة اللازمة.'
تشير قياسات الجاذبية التي أجرتها مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا وشبكة الفضاء العميقة إلى أن قمر كوكب زحل إنسيلادوس ، الذي يحتوي على نفاثات من بخار الماء والجليد يتدفق من قطبه الجنوبي ، يؤوي أيضًا محيطًا داخليًا كبيرًا تحت قشرة جليدية ، كما يوضح هذا الرسم التوضيحي. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
لسنوات ، تكهن العلماء بأن قوى المد والجزر الناتجة عن تأثير جاذبية زحل هي المسؤولة عن التسخين الداخلي للقمر إنسيلادوس. يُعتقد أيضًا أن الطريقة التي يدفع بها زحل ويسحب القمر لأنه يتبع مسارًا بيضاويًا حول الكوكب هي التي تتسبب في تشوه قشرة إنسيلادوس الجليدية ، مما يتسبب في حدوث انشقاقات حول المنطقة القطبية الجنوبية. يُعتقد أن هذه الآليات نفسها هي المسؤولة عن المحيط الداخلي للمياه الدافئة في أوروبا.
ومع ذلك ، فإن الطاقة الناتجة عن احتكاك المد والجزر في الجليد أضعف من أن تعوض فقدان الحرارة المرئي من المحيط. بالمعدل الذي يفقد فيه محيط إنسيلادوس طاقته في الفضاء ، سيتجمد القمر بأكمله في غضون 30 مليون سنة. وبالمثل ، فإن الانحلال الطبيعي للعناصر المشعة داخل القلب (والذي تم اقتراحه للأقمار الأخرى أيضًا) هو أيضًا أضعف من أن يفسر نشاط إنسيلادوس الداخلي والعمود بحوالي 100 مرة.
لمعالجة هذا الأمر ، أجرى الدكتور شوبليت وفريقه عمليات محاكاة لب إنسيلادوس لتحديد نوع الظروف التي يمكن أن تسمح بتسخين المد والجزر على مدى مليارات السنين. كما ذكروا في دراستهم:
'في غياب القيود المباشرة على الخواص الميكانيكية لنواة إنسيلادوس ، فإننا نأخذ في الاعتبار مجموعة واسعة من المعلمات لوصف معدل احتكاك المد والجزر وكفاءة نقل المياه عن طريق التدفق المسامي. يمكن النظر إلى اللب غير المتماسك للقمر إنسيلادوس على أنه مادة شديدة الحبيبات / مجزأة ، حيث من المحتمل أن يرتبط تشوه المد والجزر بالاحتكاك بين الخلايا الحبيبية أثناء إعادة ترتيب الشظايا '.
عرض فنان يُظهر مقطعًا عرضيًا داخليًا لقشرة إنسيلادوس ، والذي يُظهر كيف يمكن أن يتسبب النشاط الحراري المائي في تصاعد أعمدة المياه على سطح القمر. الاعتمادات: NASA-GSFC / SVS ، NASA / JPL-Caltech / Southwest Research Institute
ما وجدوه هو أنه من أجلكاسينييجب إثبات الملاحظات ، يجب أن يتكون قلب إنسيلادوس من صخور مسامية غير متماسكة وقابلة للتشوه بسهولة. يمكن أن يتخلل هذا اللب بسهولة عن طريق الماء السائل ، والذي من شأنه أن يتسرب إلى القلب ويتم تسخينه تدريجيًا من خلال الاحتكاك المد والجزر بين شظايا الصخور المنزلقة. بمجرد تسخين هذا الماء بشكل كافٍ ، سيرتفع لأعلى بسبب الاختلافات في درجة الحرارة مع محيطه.
تنقل هذه العملية الحرارة في النهاية إلى المحيط الداخلي في أعمدة ضيقة ترتفع إلى القشرة الجليدية للقمر إنسيلادوس. بمجرد الوصول إلى هناك ، يتسبب في ذوبان الجليد السطحي وتشكيل شقوق تصل من خلالها النفاثات إلى الفضاء ، وتقذف المياه وجزيئات الجليد والمعادن الرطبة التي تجديد E-Ring لزحل . كل هذا يتفق مع الملاحظات التي أدلى بهاكاسيني ،وهو مستدام من وجهة نظر جيوفيزيائية.
بعبارة أخرى ، هذه الدراسة قادرة على إظهار أن العمل في قلب إنسيلادوس يمكن أن ينتج التدفئة اللازمة للحفاظ على محيط عالمي وإنتاج نشاط عمود. نظرًا لأن هذا الإجراء هو نتيجة لبنية النواة وتفاعل المد والجزر مع زحل ، فمن المنطقي تمامًا أنه حدث منذ مليارات السنين. لذا بخلاف تقديم التفسير الأول المتماسك لنشاط عمود إنسيلادوس ، فإن هذه الدراسة هي أيضًا مؤشر قوي على قابلية السكن.
كما فهم العلماء ، تستغرق الحياة وقتًا طويلاً لتستمر. على الأرض ، تشير التقديرات إلى أن الكائنات الحية الدقيقة الأولى نشأت بعد 500 مليون سنة ، ويعتقد أن الفتحات الحرارية المائية لعبت دورًا رئيسيًا في هذه العملية. استغرق الأمر 2.5 مليار سنة أخرى لتتطور أول حياة متعددة الخلايا ، وكانت النباتات والحيوانات الأرضية موجودة منذ 500 مليون سنة فقط.
لذا فإن معرفة أن أقمارًا مثل إنسيلادوس - التي لديها الكيمياء اللازمة لدعم الحياة - لديها أيضًا الطاقة اللازمة لمليارات السنين أمر مشجع للغاية. يمكن للمرء أن يتخيل فقط ما سنجده بمجرد بدء المهمات المستقبلية تفقد أعمدةها اكثر قربا!
قراءة متعمقة: هذه و علم الفلك الطبيعي
