Enceladu možná dodává energii tření

Třením vzniká teplo, což dnes nikoho nepřekvapí. Stačí si v chladném dni třít ruce a hned se aspoň trochu ohřejete. O tom, jak by dopadl běžný automobilový motor, kdyby nebylo tření redukováno olejem se raději ani nevyplatí uvažovat. Ale tření může generovat teplo i v mnohem větším měřítku, které se počítá na stovky kilometrů. Podle aktuální modelové studie evropských a amerických vědců, kteří pracovali na misi Cassini by tření mohlo vytvářet dostatek tepla pro pohon hydrotermální aktivity na saturnově měsíci Enceladu.

Práce publikovaná v časopise Nature Astronomy se zaměřuje na otázku, která už dlouhé roky pálí většinu vědců, kteří se zabývají Enceladem: „Odkud pochází energie, která pohání nevídanou geologickou aktivitu na tomhle měsíci?“ Sonda Cassini zjistila, že z Enceladu tryskají gejzíry vodní páry, ledových částic a jednoduchých organických látek. Materiál se k povrchu dostává přes teplejší praskliny blízko jižního pólu, kde měření z Cassini naznačují hydrotermální aktivitu. Na dně oceánu by mělo docházet k chemické reakci teplé vody a horninového podloží.

Odborníky k této teorii vede to, že ve výtrysku se podařilo objevit i drobná kamenná zrnka, která naznačují, že by se mohlo jednat o produkt hydrotermálních reakcí, které probíhají při teplotách zhruba 90°C. Množství energie potřebné k vytvoření takové teploty je však větší, než kolik by zvládl zajistit rozpad radioaktivních prvků v jádru měsíce.

„Odkud Enceladus bere stálý přísun energie byla vždycky záhada, ale teď jsme objevili jeden významný detail. Konkrétně jde o poznání, že struktura a složení kamenného jádra měsíce mohou hrát klíčovou roli v generování potřebného množství energie,“ uvedl vedoucí celé studie Gaël Choblet z univerzity ve francouzském Nantes.

Choblet a jeho kolegové zjistili, že relativně volné kamenné jádro se zhruba 20 – 30% volného prostoru by stačilo na vytvoření pozorovaných podmínek. Jejich simulace vychází z toho, že jak Enceladus obíhá kolem Saturnu, horniny a porézní jádro měsíce se ohýbají a třou o sebe, což vytváří teplo. Volný prostor by navíc umožnil vodě, aby pronikla hlouběji, kde se ohřeje a může stoupat k povrchu, kde chemicky reaguje s okolními horninami. Modely ukazují, že tato aktivita by měla být nejsilnější právě na pólech.

Teplá a mineralizovaná voda proudí z oceánského dna směrem k povrchu, kde taví a oslabuje ledový krunýř. Jeho mocnost se tak na jižním pólu může odspodu ztenčit jen na zhruba 3 – 5 kilometrů. To se může zdát jako hodně, ale je potřeba říct, že průměrná tloušťka ledového příkrovu se na Enceladu odhaduje na 20 – 25 kilometrů! Voda, která rozpouští krunýř pak tryská do okolního prostoru, pokud narazí na prasklinu v ledu, která vede až k povrchu.

Aktuální studie poskytuje vůbec první komplexní vysvětlení několika klíčových charakteristik, které na Enceladu zjistila sonda Cassini – podpovrchového oceánu, vnitřního ohřívání, tenčího ledu na jižním pólu a hydrotermální aktivity. Přesto však současná práce nevysvětluje, proč se od sebe tolik liší severní a jižní pól tohoto měsíce. Na rozdíl od jižního pólu, který hýří aktivitou, je terén v okolí severního pólu pokrytý mnoha krátery, které naznačují dlouhodobou neměnnost.

Vědci zároveň upozorňují na zajímavou náhodu – pokud by na začátku byl ledový příkrov na jihu tenčí, postupem času by došlo k úniku vody i tepla. Podle autorů studie by během 25 – 250 miliony let měl skrz jádro měsíce projít celý objem enceladova oceánu, což odpovídá zhruba 2% objemu pozemských oceánů. Ohýbání ledového krunýře způsobené slapovými silami od Saturnu bylo už dříve zvažováno jako možný zdroj tepla, ale modely ukazují, že tento jev by nedokázal vytvořit dlouhodobý zdroj potřebného množství energie a oceán na Enceladu by zmrzl během 30 milionů let.

Už některé starší studie zmiňovaly možnost, že by zdroje mohlo být právě tření v jádru generované slapovými silami. Rozdíl mezi tehdejší teorií a tou současnou je v komplexnosti – starší studie totiž pracovala s mnohem jednodušším systémem, který byl prakticky dvojrozměrný. Nová studie pracuje s mnohem složitějším prostředím, které simuluje dění na Enceladu ve 3D.

Vědecký tým sondy Cassini už mnoho let očekával, že by porézní jádro mohlo hrát důležitou roli v záhadě teplých vnitřních vrstev Enceladu, ale teprve tato studie spojila dohromady (navíc velmi elegantně) několik dříve samostatných důkazních větví. „Nový výzkum využívá nově objevených detailů – především o tom, že oceán je zřejmě globální a má hydrotermální aktivitu. To jsou věci, které jsme zjistili až v posledních letech a dříve jsme o nich netušili. je to důkaz toho, že celá mise potřebuje čas k postupnému vytváření objevů, které pak na sobě mohou stavět,“ popisuje Linda Spilker z jet Propulsion Laboratory.

Zdroje informací:
https://saturn.jpl.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/main_pia11688.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/17-042_main_image.jpg
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA10356.jpg
http://www.esa.int/…/enceladus_interior/17239183-1-eng-GB/Enceladus_interior.jpg
http://www.spaceflightinsider.com/wp-content/uploads/2015/09/Enceladus.jpg
http://www.nasa.gov/images/content/210670main_Enceladus%20Plume.tif