Sinds het Cassini-ruimtevaartuig in 2005 voor het eerst waterdamp en ijs bespeurde door breuken in het bevroren oppervlak van Enceladus, hebben wetenschappers de hypothese geopperd dat een groot reservoir met water onder dat ijzige oppervlak ligt, wat mogelijk de pluimen voedt. Nu hebben zwaartekrachtmetingen verzameld door Cassini bevestigd dat deze verleidelijke maan van Saturnus in feite een grote ondergrondse oceaan herbergt in de buurt van de zuidpool.
"Voor het eerst hebben we een geofysische methode gebruikt om de interne structuur van Enceladus te bepalen, en de gegevens suggereren dat er inderdaad een grote, mogelijk regionale oceaan is, ongeveer 50 kilometer onder het oppervlak van de zuidpool", zegt David Stevenson van Caltech, co-auteur van een paper over de bevinding, gepubliceerd in het huidige nummer van het tijdschrift Science. 'Dit geeft dan een mogelijk verhaal om uit te leggen waarom er water uit deze breuken stroomt die we op de zuidpool zien.'
Tijdens drie afzonderlijke flybys in 2010 en 2012 passeerde het ruimtevaartuig binnen 100 km van Enceladus, tweemaal over het zuidelijk halfrond en eenmaal over het noordelijk halfrond.
Tijdens de flybys veranderde de zwaartekrachtsleepboot de vliegroute van een ruimtevaartuig enigszins, waardoor de snelheid met slechts 0,2-0,3 millimeter per seconde veranderde.
Hoe klein deze afwijkingen ook waren, ze waren detecteerbaar in de radiosignalen van het ruimtevaartuig terwijl ze werden teruggestraald naar de aarde, wat een meting gaf van hoe de zwaartekracht van Enceladus varieerde langs de baan van het ruimtevaartuig. Deze metingen kunnen vervolgens worden gebruikt om de massaverdeling binnen de maan af te leiden.
Een 'anomalie' met een hoger dan gemiddelde zwaartekracht kan bijvoorbeeld de aanwezigheid van een berg suggereren, terwijl een lager dan gemiddelde meting een massatekort impliceert.
Op Enceladus maten de wetenschappers een negatieve massaafwijking aan de oppervlakte van de zuidpool, vergezeld van een positieve zo'n 30-40 km lager.
"Door de beweging van het ruimtevaartuig op deze manier te analyseren en rekening te houden met de topografie van de maan die we met Cassini's camera's zien, krijgen we een kijkje in de interne structuur van Enceladus", zegt hoofdauteur Luciano Iess.
"Dit is echt de enige manier om via teledetectie meer te weten te komen over de interne structuur", voegde Stevenson toe.
De enige manier om nauwkeurigere metingen te krijgen, is door seismometers op het oppervlak van Enceladus te plaatsen. En dat zal niet snel gebeuren.
Stevenson zei dat het belangrijkste kenmerk van de zwaartekrachtgegevens de negatieve massa-afwijking aan de zuidpool van Enceladus was. Dit gebeurt wanneer er op een bepaalde locatie minder massa is dan verwacht zou worden bij een uniform bolvormig lichaam. Aangezien er een bekende depressie in het oppervlak van de zuidpool van Enceladus is, verwachtten de wetenschappers een negatieve massa-afwijking te vinden. De anomalie was echter een stuk kleiner dan alleen door de depressie zou worden voorspeld.
"De verstoringen in de beweging van het ruimtevaartuig kunnen het eenvoudigst worden verklaard doordat de maan een asymmetrische interne structuur heeft, zodat een ijsschaal op een diepte van ongeveer 30-40 km op het zuidelijk halfrond over vloeibaar water ligt," zei Iess.
Hoewel de zwaartekrachtgegevens een mondiale oceaan niet kunnen uitsluiten, is een regionale zee die zich uitstrekt van de zuidpool tot 50 graden noorderbreedte het meest consistent met de topografie van de maan en de hoge lokale temperaturen die worden waargenomen rond de breuken - 'tijgerstrepen' genoemd op de zuidpool van Enceladus.
Velen hebben gezegd dat Enceladus een van de beste plekken in het zonnestelsel is om naar leven te zoeken. Bekende wetenschapper Carolyn Porco en Chris McKay hebben een recent artikel getiteld 'Follow the Plume: The Habitability of Enceladus', waarin ze zeggen dat sinds analyse van de pluim door de Cassini-missie aangeeft dat de 'gestage pluim afkomstig is van een ondergronds vloeibaar water reservoir dat organische koolstof, biologisch beschikbare stikstof, redox-energiebronnen en anorganische zouten bevat ”dat monsters van de pluim die de ruimte in schiet, toegankelijk zijn met een goedkope flyby-missie. 'Geen enkele andere wereld heeft zulke goed bestudeerde indicaties van bewoonbare omstandigheden.'
Deze laatste bevindingen van Cassini maken een missie naar Enceladus nog aantrekkelijker.
Paper in Science (paywall) "The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus."
Bronnen: ESA, Caltech
