أسرت قمر كوكب زحل إنسيلادوس العلماء منذ ذلك الحين السفر 2 مرت المهمة عبر النظام في عام 1981. وقد تعمق اللغز فقط منذ وصول كاسيني في عام 2004 ، والذي تضمن اكتشاف أربعة شقوق متوازية وخطية حول المنطقة القطبية الجنوبية. أُطلق على هذه الميزات اسم 'Tiger Stripes' بسبب مظهرها والطريقة التي تبرز بها عن بقية السطح.
منذ اكتشافهم ، حاول العلماء الإجابة عن ماهية هذه الأشياء وما خلقها في المقام الأول. الحمد لله ، بحث جديد بقيادة معهد كارنيجي للعلوم كشفت الفيزياء التي تحكم هذه الشقوق. يتضمن ذلك كيفية ارتباطها بنشاط عمود القمر ، ولماذا تظهر حول القطب الجنوبي لإنسيلادوس ، ولماذا لا تمتلك الأجسام الأخرى ميزات مماثلة.
الدراسة التي ظهرت مؤخرًا في المجلة علم الفلك الطبيعي ، بقيادة دوغ همنغواي - زميل كارنيجي في قسم المغناطيسية الأرضية في المعهد. وانضم إليه عالما الكواكب ماكسويل رودولف من جامعة كاليفورنيا ديفيس ومايكل مانغا من جامعة كاليفورنيا بيركلي.
انطباع الفنان عن الجزء الداخلي المحتمل لإنسيلادوس بناءً على تحقيق الجاذبية الذي أجرته كاسيني. الائتمان: NASA / JPL-Caltech.
من أجل دراستهم ، استخدم الفريق نماذج جيوفيزيائية للقمر إنسيلادوس للتحقيق في القوى الفيزيائية التي سمحت لخطوط النمر بالتشكل والبقاء في مكانها بمرور الوقت. كان من الأمور ذات الأهمية الخاصة سبب وجود هذه الخطوط على القطب الجنوبي للقمر فقط وسبب تباعدها بشكل متساوٍ. باسم همنغواي شرح :
'شوهدت لأول مرة من قبل بعثة كاسيني إلى زحل ، هذه الخطوط لا تشبه أي شيء آخر معروف في نظامنا الشمسي. إنها متوازية ومتباعدة بشكل متساوٍ ، طولها حوالي 130 كيلومترًا وتفصل بينها 35 كيلومترًا. ما يجعلها مثيرة للاهتمام بشكل خاص هو أنها تتفجر باستمرار بجليد الماء ، حتى ونحن نتحدث. لا يوجد أي كواكب أو أقمار جليدية أخرى تشبهها تمامًا '.
ثبت أن الإجابة على السؤال الأول مثيرة للاهتمام إلى حد ما. على ما يبدو ، كشفت النماذج أن الشقوق التي تشكل الخطوط يمكن أن تكون قد تشكلت في أي من القطبين ، فقد تشكلت ببساطة على القطب الجنوبي أولاً. من ناحية أخرى ، فإن سبب وجودهم له علاقة بتفاعل إنسيلادوس مع زحل وانحراف مداره.
لتحطيمه ، يستغرق إنسيلادوس أكثر من يوم بقليل (1.37 على وجه الدقة) لإكمال مدار واحد عن زحل. نظرًا للرنين المداري ذي الحركة المتوسطة 2: 1 ، فإنه مع ديون المجاور ، يواجه إنسيلادوس بعض الانحراف في مداره (0.0047) ، حيث ينتقل من 23918 كم (147214 ميل) في أقرب نقطة له (في فترة الذروة) إلى 239156 كم (148605 ميل) ) في أبعد ما يكون (apoapsis).
أقمار زحل ومداراتها فيما يتعلق ببعضها البعض. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث
يتسبب هذا الانحراف في تمدد القمر إنسيلادوس وانثناءه ، مما يؤدي إلى تسخين داخلي ونشاط طاقة حرارية أرضية. هذه العملية هي التي تسمح للقمر إنسيلادوس بالحفاظ على محيط داخلي عند حدوده الأساسية. إنه في القطبين حيث يتم الشعور بأكبر تأثيرات هذا التشوه الناجم عن الجاذبية ، مما يؤدي إلى أن تكون الطبقة الجليدية أرق هنا وتتكون الشقوق.
تؤدي هذه العملية أيضًا إلى فترات من التبريد ، وخلال هذه الفترة سوف يتجمد بعض المحيط الجوفي للقمر إنسيلادوس. سيؤدي هذا الذوبان والتجميد إلى تكثف طبقة الجليد وترقيقها من الأسفل ، مما يتسبب في تغيرات في الضغط تؤدي إلى حدوث تشققات. نظرًا لأن الطبقة الجليدية أرق عند القطبين ، فهي أكثر عرضة للتشقق ، مما يؤدي إلى خطوط النمر.
هذه السمات كلها مأخوذة من مدن وردت في الخلاصة العربية للحكايات الشعبية الليالي العربية : الإسكندرية سلكس ، القاهرة سلكس ، بغداد سلكوس ، ودمشق سلكس. يعتقد الفريق أن شق بغداد كان أول من تشكل ولم يتجمد مرة أخرى بعد ذلك. وقد سمح ذلك لأعمدة المياه بالانفجار من الداخل ، مما تسبب في النهاية في تكوين ثلاثة شقوق متوازية أخرى.
في الأساس ، بعد رش أعمدة المياه من سطح القمر ، سوف تتجمد في الفضاء ويعاد ترسيبها كثلج على السطح. مع تراكم الثلوج على طول حواف صدع بغداد ، أضاف الوزن المتراكم مصدرًا آخر للضغط على الصفيحة الجليدية. مثل ماكس رودولف شرح ، هذا لا يفسر فقط كيفية تشكل هذه الشقوق ، ولكن لماذا تعمل بالتوازي مع بعضها البعض.
عرض فنان يُظهر مقطعًا عرضيًا داخليًا لقشرة إنسيلادوس ، والذي يوضح كيف يمكن أن يتسبب النشاط الحراري المائي في تكوّن أعمدة المياه على سطح القمر. المصدر: NASA-GSFC / SVS، NASA / JPL-Caltech / Southwest Research Institute
قال: 'يشرح نموذجنا التباعد المنتظم بين الشقوق'. 'أدى ذلك إلى ثني الغطاء الجليدي بدرجة كافية فقط لإحداث صدع موازٍ على بعد حوالي 35 كيلومترًا [ميل].'
تفسر هذه الآلية نفسها سبب بقاء شقوق إنسيلادوس مفتوحة واستمرار اندلاعها مع أعمدة المياه. يؤدي تفاعل المد والجزر مع زحل إلى دورة ثابتة من التمدد والانثناء. هذا يمنع الشقوق من الانغلاق ويضمن بدلاً من ذلك أنها تواجه نمطًا منتظمًا من الاتساع والتضيق.
لماذا يحدث هذا على القمر إنسيلادوس وليس على أقمار أخرى - مثل جانيميد ويوروبا وتيتان وغيرها ' عوالم المحيطات '- هذا يتناسب مع الحجم. تتمتع الأقمار الكبيرة بجاذبية أقوى تمنع الكسور الناتجة عن تفاعلات المد والجزر من الانفتاح على طول الطريق إلى الداخل. ومن ثم ، فإن إنسيلادوس هو القمر الجليدي الوحيد المعروف حيث يمكن أن تحدث خطوط النمر. كما وصفها همنغواي:
'نظرًا لأننا بفضل هذه التشققات تمكنا من أخذ عينات ودراسة المحيط الجوفي لإنسيلادوس ، وهو أمر محبوب من قبل علماء الأحياء الفلكية ، فقد اعتقدنا أنه من المهم فهم القوى التي شكلت هذه الشقوق واستدامتها. تشير نمذجةنا للتأثيرات الفيزيائية التي تتعرض لها القشرة الجليدية للقمر إلى سلسلة فريدة محتملة من الأحداث والعمليات التي يمكن أن تسمح بوجود هذه الخطوط المميزة '.
في العقود التالية ، من المأمول إرسال مهمة أخرى إلى نظام زحل لاستكشاف إنسيلادوس بمزيد من التفصيل. بالفعل ، البيانات التي حصل عليهاكاسينيأكدت أن الأعمدة المنبعثة من شقوقها تحتوي على جزيئات عضوية. ستحاول البعثات المستقبلية تحديد ما إذا كانت الحياة خارج كوكب الأرض موجودة تحت سطح القمر الجليدي أيضًا.
قراءة متعمقة: معهد كارنيجي للعلوم