Saturnmond Enceladus hat seit dem Voyager 2 Mission ging durch das System im Jahr 1981. Das Geheimnis hat sich erst seit der Ankunft der vertieft Cassini Sonde im Jahr 2004, die die Entdeckung von vier parallelen, linearen Rissen um die südliche Polarregion beinhaltete. Diese Merkmale wurden aufgrund ihres Aussehens und der Art und Weise, wie sie sich vom Rest der Oberfläche abheben, als „Tiger Stripes“ bezeichnet.
Seit ihrer Entdeckung haben Wissenschaftler versucht zu beantworten, was diese sind und was sie überhaupt geschaffen hat. Glücklicherweise haben neue Forschungen des Carnegie Institute of Science die Physik dieser Risse aufgedeckt. Dies schließt ein, wie sie mit der Federaktivität des Mondes zusammenhängen, warum sie um den Südpol von Enceladus herum erscheinen und warum andere Körper keine ähnlichen Merkmale aufweisen.
Die Studie, die kürzlich in der Zeitschrift erschien Naturastronomiewurde von Doug Hemingway geleitet - einem Carnegie Fellow der Abteilung für terrestrischen Magnetismus des Instituts. Zu ihm gesellten sich die Planetenwissenschaftler Maxwell Rudolph von der University of California Davis und Michael Manga von der University of California Berkeley.
Für ihre Studie verwendete das Team geophysikalische Modelle von Enceladus, um die physikalischen Kräfte zu untersuchen, die es den Tigerstreifen ermöglichten, sich zu bilden und im Laufe der Zeit an Ort und Stelle zu bleiben. Von besonderem Interesse war der Grund, warum diese Streifen nur am Südpol des Mondes vorhanden sind und warum sie so gleichmäßig verteilt sind. Wie Hemingway erklärte:
„Diese Streifen, die erstmals von der Cassini-Mission zum Saturn gesehen wurden, sind wie nichts anderes in unserem Sonnensystem bekannt. Sie sind parallel und gleichmäßig verteilt, etwa 130 Kilometer lang und 35 Kilometer voneinander entfernt. Was sie besonders interessant macht, ist, dass sie ständig mit Wassereis ausbrechen, selbst wenn wir sprechen. Keine anderen eisigen Planeten oder Monde haben so etwas wie sie. “
Die Antwort auf die erste Frage erwies sich als ziemlich interessant. Anscheinend zeigten die Modelle, dass sich die Risse, aus denen die Streifen bestehen, an beiden Polen gebildet haben könnten, sie bildeten sich einfach zuerst am südlichen Pol. Der Grund für ihre Existenz liegt dagegen in der Interaktion von Enceladus mit dem Saturn und der Exzentrizität seiner Umlaufbahn.
Enceladus benötigt etwas mehr als einen Tag (um genau zu sein 1,37), um eine einzelne Umlaufbahn des Saturn zu vollenden. Aufgrund der 2: 1-Orbitalresonanz mit mittlerer Bewegung, die Enceladus mit dem benachbarten Dione aufweist, erfährt er eine gewisse Exzentrizität in seiner Umlaufbahn (0,0047), die von 236.918 km (147,214 mi) am nächsten (Periapsis) bis 239.156 km (148,605 mi) reicht ) am weitesten (Apoapsis).
Diese Exzentrizität führt dazu, dass sich Enceladus dehnt und biegt, was zu innerer Erwärmung und geothermischer Aktivität führt. Dieser Prozess ermöglicht es Enceladus, einen inneren Ozean an seiner Kern-Mantel-Grenze zu erhalten. An den Polen sind die größten Auswirkungen dieser durch die Schwerkraft verursachten Verformung am stärksten zu spüren, was dazu führt, dass die Eisdecke hier dünner wird und sich Risse bilden.
Dieser Prozess führt auch zu Abkühlungsperioden, in denen ein Teil des unterirdischen Ozeans von Enceladus gefriert. Dieses Auftauen und Einfrieren führt dazu, dass sich die Eisdecke von unten verdickt und verdünnt, was zu Druckänderungen führt, die zu Rissen führen. Da die Eisdecke an den Polen dünner ist, ist sie am anfälligsten für Risse, was zu den Tigerstreifen führt.
Diese Merkmale haben alle ihren Namen von Städten, die im arabischen Kompendium der Volksmärchen aufgeführt sind Die arabischen Nächte: Alexandria Sulcus, Kairo Sulcus, Bagdad Sulcus und Damaskus Sulcus. Das Team glaubt, dass sich die Bagdad Sulcus-Fissur als erste gebildet hat und danach nicht wieder gefroren ist. Dadurch konnten Wasserfahnen von innen ausbrechen, wodurch sich schließlich drei weitere parallele Risse bildeten.
Grundsätzlich würden die Wasserfahnen, die von der Mondoberfläche gesprüht wurden, im Weltraum wieder gefrieren und sich als Schnee auf der Oberfläche wieder ablagern. Als sich an den Rändern des Bagdad-Risses Schnee ansammelte, fügte das angesammelte Gewicht eine weitere Druckquelle auf die Eisdecke hinzu. Wie Max Rudolph erklärte, erklärt dies nicht nur, wie sich diese Risse gebildet haben, sondern auch, warum sie parallel zueinander verlaufen.
"Unser Modell erklärt den regelmäßigen Abstand der Risse", sagte er. "Das führte dazu, dass sich die Eisdecke gerade genug bog, um einen parallelen Riss in einer Entfernung von etwa 35 Kilometern auszulösen."
Der gleiche Mechanismus erklärt, warum die Risse von Enceladus offen bleiben und immer wieder mit Wasserfahnen ausbrechen. Die Gezeiteninteraktion des Mondes mit Saturn führt zu einem konstanten Zyklus von Dehnen und Biegen. Dies verhindert, dass sich die Risse schließen, und stellt stattdessen sicher, dass sie sich regelmäßig verbreitern und verengen.
Warum dies auf Enceladus und nicht auf anderen Monden - wie Ganymed, Europa, Titan und anderen „Ozeanwelten“ - geschieht, hängt von der Größe ab. Größere Monde haben eine stärkere Schwerkraft, die verhindert, dass sich durch Gezeitenwechselwirkungen verursachte Brüche bis ins Landesinnere öffnen. Daher ist Enceladus der einzige bekannte eisige Mond, auf dem Tigerstreifen auftreten können. Wie Hemingway es charakterisierte:
„Dank dieser Risse konnten wir den von Astrobiologen geliebten unterirdischen Ozean von Enceladus untersuchen und untersuchen. Wir hielten es für wichtig, die Kräfte zu verstehen, die sie gebildet und aufrechterhalten haben. Unsere Modellierung der physikalischen Effekte, die die eisige Hülle des Mondes erfährt, deutet auf eine möglicherweise einzigartige Abfolge von Ereignissen und Prozessen hin, die das Vorhandensein dieser charakteristischen Streifen ermöglichen könnten. “
In den folgenden Jahrzehnten soll eine weitere Mission an das Saturn-System gesendet werden, um Enceladus genauer zu erkunden. Bereits Daten von erhalten Cassini hat bestätigt, dass die aus seinen Rissen ausbrechenden Federn organische Moleküle enthalten. Zukünftige Missionen werden versuchen festzustellen, ob außerirdisches Leben auch unter der eisigen Oberfläche des Mondes existiert.
