Onderschrift: Geysers on Enceladus. Krediet: NASA, JPL, Space Science Institute
Een van de meest opwindende maar onverwachte ontdekkingen van de Cassini-missie is het zien van de activiteit die plaatsvindt op de kleine maan Enceladus van Saturnus. Tussen de actieve geisers, de ongebruikelijke 'tijgerstrepen' en het verrassend jonge oppervlak nabij de zuidpool van de maan heeft Enceladus wetenschappers verrast met bijna alle beelden en gegevens die door het ruimtevaartuig zijn verzameld. Maar is de maan altijd actief, of zijn we gewoon op het juiste moment op de juiste plaats, gelukkig om hem te vangen tijdens een actieve fase? Een recent artikel schetst een model waarin het soort geologische uitbarstingen dat nu op Enceladus zichtbaar is, slechts om de miljard jaar voorkomt.
"Cassini lijkt Enceladus te hebben gevangen midden in een boer", zegt Francis Nimmo, planetair wetenschapper aan de University of California Santa Cruz. "Deze tumultueuze periodes zijn zeldzaam en Cassini heeft toevallig naar de maan gekeken tijdens een van deze speciale tijdperken."
Nimmo en co-auteur Craig O'Neill van Macquarie University in Sydney, Australië stellen voor dat klodders warm ijs die periodiek naar de oppervlakte stijgen en de ijzige korst op de maan van Saturnus roeren Enceladus het eigenzinnige hittegedrag en het intrigerende oppervlak van de zuidpool van de maan verklaren regio.
Verreweg de meest interessante kenmerken in het zuidpoolgebied van Enceladus zijn de kloven die bekend staan als "tijgerstrepen" die waterdamp en andere deeltjes uit de maan spuiten. Hoewel het model van Nimmo en O’Neill het karnen en opnieuw opduiken niet rechtstreeks koppelt aan de vorming van scheuren en stralen, vult het wel enkele lege plekken in de geschiedenis van de regio in.
"Dit episodische model helpt bij het oplossen van een van de meest verbijsterende mysteries van Enceladus", zegt Bob Pappalardo, Cassini-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, over het onderzoek van zijn collega's. 'Waarom is het zuidpooloppervlak zo jong? Hoe kon deze hoeveelheid warmte naar de zuidpool van de maan worden gepompt? Dit idee brengt de puzzelstukjes samen. '
Maar niet iedereen is ervan overtuigd dat dit model alle vragen over Enceladus beantwoordt. Carolyn Porco, die het beeldteam voor Cassini leidt, zei via Twitter over dit artikel: 'Pas op! Verschillende modellen zeggen verschillende dingen. '
Ongeveer vier jaar geleden ontdekte Cassini's composiet infraroodspectrometerinstrument een warmtestroom in het zuidpoolgebied van minstens 6 gigawatt, het equivalent van minstens een dozijn elektrische energiecentrales. Dit is minstens driemaal zoveel warmte als een gemiddeld deel van de aarde van een vergelijkbaar gebied zou produceren, ondanks de kleine omvang van Enceladus. Het gebied werd later ook ontdekt door Cassini's ion- en neutrale massaspectrometerinstrument dat snel argon verdrijft, dat afkomstig is van rotsen die radioactief vervallen en een bekende vervalsnelheid heeft.
Berekeningen vertelden wetenschappers dat het voor Enceladus onmogelijk zou zijn om in dit tempo continu warmte en gas te produceren. Getijdenbeweging - het trekken en duwen van Saturnus terwijl Enceladus over de planeet beweegt - kan de vrijgave van zoveel energie niet verklaren.
De oppervlaktetijden van verschillende regio's van Enceladus vertonen ook een grote diversiteit. Zwaar gekraterde vlakten in het noordelijke deel van de maan lijken 4,2 miljard jaar oud te zijn, terwijl een gebied nabij de evenaar dat bekend staat als Sarandib Planitia tussen 170 miljoen en 3,7 miljard jaar oud is. Het zuidpoolgebied blijkt echter minder dan 100 miljoen jaar oud te zijn, mogelijk zo jong als 500.000 jaar.
O’Neill had oorspronkelijk het model ontwikkeld voor de convectie van de aardkorst. Voor het model van Enceladus, dat een oppervlak heeft dat volledig bedekt is met koud ijs dat wordt gebroken door het trekken van de zwaartekracht van Saturnus, verstevigden de wetenschappers de korst. Ze kozen een kracht ergens tussen die van de vervormbare tektonische platen op aarde en de stijve platen van Venus, die zo sterk zijn dat het lijkt alsof ze nooit naar binnen worden gezogen.
Hun model toonde aan dat warmte die zich vanuit het binnenste van Enceladus ophoopt, kan worden afgegeven in periodieke bellen van warm, licht ijs dat naar de oppervlakte stijgt, vergelijkbaar met de opstijgende klodders verwarmde was in een lavalamp. De opkomst van de warme bubbels zou koud, zwaarder ijs naar binnen sturen. (Warm is natuurlijk relatief. Nimmo zei dat de bellen waarschijnlijk net onder het vriespunt liggen, dat is 273 graden Kelvin of 32 graden Fahrenheit, terwijl het oppervlak een ijskoude 80 graden Kelvin of -316 graden Fahrenheit is.)
Het model past bij de activiteit op Enceladus wanneer wordt aangenomen dat de perioden van karnen en opduiken ongeveer 10 miljoen jaar zullen duren, en de rustige periodes, wanneer het oppervlakte-ijs ongestoord is, ongeveer 100 miljoen tot twee miljard jaar duren. Hun model suggereert dat de actieve perioden slechts 1 tot 10 procent van de tijd dat Enceladus bestond heeft bestaan en 10 tot 40 procent van het oppervlak heeft gerecycled. Het actieve gebied rond de zuidpool van Enceladus is ongeveer 10 procent van het oppervlak.
Bron: JPL
