Narty nad Saturnem?

[

]( \"http://www.poznajswiat.com.pl\" )

Enceladus to jeden z księżyców Saturna, szósty co do wielkości, o średnicy mniej więcej równej rozmiarom Polski. Zwracał na siebie uwagę od chwili odkrycia, gdy okazało się, że odbija prawie całe padające na niego promieniowanie słoneczne. Innymi słowy – jest tak biały, jak świeży śnieg, oświetlony ostrym, zimowym słońcem.

Astronomowie doszli do jedynego sensownego wniosku, uznając, że mają do czynienia z globem w całości pokrytym śniegiem lub lodem – jedną wielką lodową kulą. Choć koncepcja może się wydawać dość dziwaczna, z pewnymi modyfikacjami przetrwała do dziś i trafiła do podręczników geografii (planetarnej, oczywiście). Kilka lat temu w okolice Saturna dotarła sonda Cassini i kilkakrotnie przeleciała koło Enceladusa. Wykonała przy okazji pierwsze bardzo szczegółowe zdjęcia powierzchni księżyca, nie tylko potwierdzając jego lodową naturę, lecz także ukazując jej zaskakujące zróżnicowanie.

Na przesłanych obrazach dostrzeżono typowe dla większości ciał kosmicznych kratery uderzeniowe, choć w odróżnieniu od chociażby ziemskiego Księżyca, było ich bardzo niewiele i nie występowały równomiernie na całym globie. Skupiały się tylko w kilku rejonach, których wiek wstępnie oszacowano na kilka miliardów lat, a więc czasy, gdy Układ Słoneczny był bardzo, bardzo młody. Reszta powierzchni była gładka, jakby dopiero co zastygła i ani jeden kosmiczny kamień nie wyrył na niej śladu swego przybycia. Analizy wykonane w większej skali ukazały jednak liczne skazy na śnieżnobiałych równinach. W różnych kierunkach, czasem chaotycznie, a czasem bardzo regularnie, ciągnęły się grzbiety, rysy i spękania, przyjmujące w skrajnych przypadkach postać szerokich na kilka kilometrów wąwozów o kilkusetmetrowych ścianach. Po zliczeniu śladowej liczby kraterów wysnuto wniosek, że te fragmenty Enceladusa musiały powstawać być może nawet w czasach, gdy Ziemię przemierzały dinozaury, a więc relatywnie niedawno.

Żaden ze znanych procesów zachodzących w skali lokalnej nie mógł być odpowiedzialny za taki stan rzeczy. Powstawanie złożonej i zdeformowanej geologicznie mozaiki zróżnicowanej wiekowo powierzchni Księżyca musiało mieć genezę w wydarzeniach dotykających całości globu. Pytanie tylko jakich. Gdy naukowcy zaczęli szukać na nie odpowiedzi – Enceladus zaskoczył ich innym zjawiskiem, które zachodziło nie miliony czy miliardy lat temu, ale dokładnie teraz, na ich oczach.

Lodowe księżyce są zbyt małe, zbyt lekkie, by wytworzyć wystarczająco silne pole grawitacyjne i utrzymać własną atmosferę. Pozbawione gazowej otoczki są automatycznie wystawione na działanie cząstek wiatru słonecznego, które nieustannie bombardują powierzchnię i wybijają z niej atomy różnych pierwiastków. Atomy te mogą uformować wtórną, śladową i nietrwałą atmosferę – tak bardzo nietrwałą, że po prostu zniknęłaby w ciągu tysięcy lat od momentu ewentualnego zgaszenia Słońca. Ekipa misji Cassini chciała przyjrzeć się delikatnej atmosferze Enceladusa.

Zgodnie z oczekiwaniami była to atmosfera tlenowa, powstająca z rozbicia cząsteczek wodnego lodu, skuwającego powierzchnię księżyca. Niezwykłe jednak były wskazania magnetometru i innych instrumentów sondy – dawały bardzo niejednorodny odczyt, sugerujący wprost, że atmosfera Enceladusa skupiła się niemal w całości wokół bieguna południowego! Nigdy przedtem ani potem, w żadnym innym miejscu Układu Słonecznego nie spotkano się z tak dziwaczną sytuacją.

Przyczynę ekscentryczności atmosfery Enceladusa poznano w chwili, gdy spojrzano na księżyc „pod światło”, czyli gdy znajdował się on dokładnie na linii Casiini-Słońce. Taka konfiguracja pozwala na „podświetlenie” samej tylko atmosfery. Tworzące ją cząsteczki gazów lub kryształki lodu załamują i rozpraszają światło słoneczne, ukazując zagęszczenia atmosfery. Sekwencja zdjęć wykonanych przez kamery Cassini wykazała istnienie takich zagęszczeń w rejonie bieguna południowego. Co więcej, były one dynamiczne i przemieszczały się od powierzchni ku przestrzeni kosmicznej, rozrzedzając się wraz ze wzrostem wysokości. Zupełnie jak wyciśnięta ze strzykawki woda czy tryskający gejzer.

Naukowcy skupili swą uwagę na powierzchni Enceladusa otaczającej biegun południowy, widocznej w dole zdjęcia na stronie 42. Rzucają się w oczy cztery niemal równolegle i równo od siebie oddalone linie. To jedne z największych spękań lodowej powierzchni Enceladusa, potocznie nazwane „pasami tygrysa”. W kolorach naturalnych są równie białe jak otaczający je teren. Gdy jednak dodamy do fotografii informacje zebrane w zakresie podczerwieni i ultrafioletu (tak jak na zdjęciu), szczeliny zmieniają kolor na turkusowy. Taka charakterystyka spektralna odpowiada lodowi krystalicznemu.

Cała powierzchnia Enceladusa to lód ziarnisty, coś w rodzaju śniegu, po którym szusujemy. Ma on na zdjęciach Cassini kolor biały. Lód krystaliczny jest bliższy temu, który spotykamy na lodowiskach czy w szklance z napojem chłodzącym. Jego obecność na powierzchni księżyca oznacza, że musiał pojawić się tu niedawno, gdyż promieniowanie słoneczne nie zdążyło go jeszcze zamienić w bardziej matową odmianę. W tym przypadku „niedawno” oznacza dziesiątki, setki lat, czyli teraźniejszość w sensie geologicznym. Strefa każdego z „tygrysich pasów” dodatkowo okazała się być ponad dwa razy cieplejsza niż okolice, więc zapewne pod lodem musi być jeszcze cieplej i to do tego stopnia, że woda występuje tam w postaci ciekłej a nawet gotuje się.

Lokalnie występująca atmosfera, gejzery wodne, świeży lód i anomalie termiczne – wszystko ułożyło się w jeden obraz wulkanizmu zupełnie nowego typu: wulkanizmu lodowego (kriowulkanizmu), od roku 2006 najbardziej charakterystycznej cechy Enceladusa. Przywołajmy teraz w pamięci poznany miesiąc temu wulkanizm siarkowy na Io. Jak bardzo efektowne by nie były fajerwerki Io i Enceladusa – wciąż nie wiemy, skąd te ciała niebieskie biorą energię potrzebną do zasilania tak gwałtownych procesów.

Niemal wszystko, co dzieje się w atmosferze ziemskiej, zasilane jest pośrednio i bezpośrednio przez energię słoneczną. Dryf kontynentów i spora część procesów geologicznych wspierana jest energią płynącą z wnętrza Ziemi, magazynu ciepła z czasów formowania się planety oraz z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych. Ziemia jest jednak stosunkowo duża jak na planetę z grupy ciał o litych powierzchniach (w odróżnieniu od planet gazowych, które wkrótce odwiedzimy). Mars, Io, Enceladus, Księżyc to globy mniejsze, a mały – niestety – ma w życiu trudniej. Niewielkie planety nie tylko nie są w stanie utrzymać atmosfery, lecz także kiepsko sobie radzą z utrzymaniem wewnętrznego ciepła i im mniejsze jest dane ciało, tym szybciej ostudziło się po procesie narodzin. Dlatego na Księżycu i Marsie nie ma już wulkanizmu, dlatego też Enceladus i Io powinny być geologicznie martwe i śmiertelnie nudne dla przeciętnego badacza. A nie są.

Trzeba spojrzeć na Io i Enceladusa w szerszym kontekście – Wielkiego Brata. Io orbituje wokół Jowisza, Enceladus wokół Saturna, a więc każdy z księżyców musi się liczyć z sąsiedztwem gigantycznej planety. Rozmiar idzie tu w parze z masą, a ta przekłada się na wielkość siły grawitacji. Gdyby odległość księżyca od planety była stała, byłby on poddawany wciąż tej samej presji. Zarówno Io, jak i Enceladus mają jednak rodzeństwo: niezbyt odległe księżyce orbitujące tę samą planetę. Jak to wśród rodzeństwa czasem bywa, zaczyna dochodzić do przepychanek, w tym przypadku grawitacyjnych – wzajemnego przyciągania i odpychania się. Przy pewnej synchronizacji ruchów orbitalnych wystarczy to, by dany księżyc trwale zmienił orbitę z kołowej na eliptyczną, na której raz jest bliżej planety, a innym razem dalej. Ponieważ ze zmianą odległości zmienia się też siła grawitacji, Io i Enceladus są w nieustannie zmieniającym się środowisku. Wahania siły grawitacji wywołują przemieszczanie się masy wewnątrz księżyców, czyli pływy.
Na Io sięgają one nawet stu metrów, dziesięć razy więcej niż największe pływy na Ziemi.

Wskutek ciągłego ruchu materia wewnątrz globów rozgrzewa się (stąd ogrzewanie pływowe). Pojawia się energia, która w innych warunkach nie miałaby prawa istnieć. Strumień ciepła wędruje ku powierzchni, podgrzewając dolne warstwy skorupy wodnego czy siarkowego lodu i skał. Na najchłodniejszych ciałach naszego układu planetarnego pojawiają się ciepłe a czasem i gorące miejsca – wulkany i gejzery. A wszystko przez sąsiadów – rodzimą planetę i rodzeństwo w postaci innych księżyców. I jak tu myśleć o spokojnej geologicznej emeryturze?

_ Tekst: Andrzej Kotarba _

info:
Więcej o nowych światach na teledetekcja.blox.pl

_ Źródło: Poznaj Świat _