Луната на Сатурн Енцелад е завладяла учените оттогава Вояджър 2 Мисията премина през системата през 1981 г. Мистерията се задълбочи едва след пристигането на Касини сонда през 2004 г., която включва откриването на четири паралелни, линейни фисури около южния полярен регион. Тези характеристики бяха наречени „Тигрови ивици“ заради външния им вид и начина, по който се открояват от останалата повърхност.
След откритието си учените се опитват да отговорят какви са те и какво ги е създало на първо място. За щастие, нови изследвания, водени от Института за наука на Карнеги, разкриха физиката, управляваща тези фисури. Това включва как са свързани с лунната активност на луната, защо се появяват около южния полюс на Енцелад и защо други тела нямат подобни характеристики.
Изследването, което наскоро се появи в списанието Природна астрономия, беше ръководен от Дъг Хемингуей - сътрудник на Карнеги към отдела за наземния магнетизъм на Института. Към него се присъединиха планетарните учени Максуел Рудолф от Калифорнийския университет Дейвис и Майкъл Манга от Калифорнийския университет Беркли.
За целите на изследването си екипът използва геофизични модели на Енцелад, за да изследва физическите сили, които позволяват на Тигровата ивица да се формира и да остане на мястото си във времето. От особен интерес беше причината тези ивици да присъстват само на южния полюс на Луната и защо са толкова равномерно разположени. Както обясни Хемингуей:
„Първо видени от мисията Касини на Сатурн, тези ивици са като нищо друго, което се знае в нашата Слънчева система. Те са успоредни и равномерно разположени, с дължина около 130 километра и разстояние 35 километра. Това, което ги прави особено интересни е, че те непрекъснато изригват с воден лед, дори докато говорим. Никоя друга ледена планета или луна няма нещо подобно на тях. "
Отговорът на първия въпрос се оказа доста интересен. Очевидно моделите разкриха, че фисурите, които съставляват ивиците, можеха да се образуват на всеки полюс, те просто първо се оформяха на южния полюс. Причината за тяхното съществуване, от друга страна, е свързана с взаимодействието на Енцелад със Сатурн и ексцентричността на неговата орбита.
За да го разгради, Енцелад отнема малко повече от ден (1,37, за да бъдем точни), за да завърши една орбита на Сатурн. Поради орбиталния резонанс 2: 1 със съседна Диона, Енцелад преживява известна ексцентричност в орбитата си (0,0047), изминавайки от 236 918 км (147 214 мили) до най-близката си (периапсис) до 239 155 км (148 605 мили) ) в най-отдалеченото му състояние (апоапсис).
Тази ексцентричност предизвиква разтягане и огъване на Енцелад, което води до вътрешно нагряване и геотермална активност. Този процес е това, което позволява на Енцелад да поддържа вътрешен океан на своята основна граница. Именно на полюсите се усещат най-големите ефекти на тази гравитационно-индуцирана деформация, което води до това, че леденият лист тук е по-тънък и се образуват фисури.
Този процес води и до периоди на охлаждане, през което време част от подземния океан на Енцелад ще замръзне. Това размразяване и замръзване ще доведе до сгъстяване и изтъняване на ледения лист отдолу, което води до промени в налягането, които водят до фисури. Тъй като леденият лист е по-тънък на полюсите, той е най-податлив на напукване, което води до ивиците Тигър.
Всички тези характеристики вземат имената си от градове, които са включени в арабския сборник с народни приказки Арабските нощи: Александрия Сулкус, Кайро Сулкус, Багдад Сулкус и Дамаск Сулкус. Екипът вярва, че пукнатината в Багдад Сулкус е била първата, която се е образувала и не е замръзнала отново след това. Това позволи водни струи да изригнат отвътре, което в крайна сметка доведе до образуването на още три успоредни фисури.
По принцип, след като струите вода, пръскани от лунната повърхност, те биха се замръзнали в пространството и биха се отлагали като сняг на повърхността. Тъй като снегът се натрупа по краищата на багдадската пукнатина, натрупаното тегло добави още един източник на натиск върху ледената покривка. Както обясни Макс Рудолф, това не само обяснява как са се образували тези фисури, но и защо те протичат успоредно една на друга.
„Нашият модел обяснява редовното разстояние между пукнатините“, каза той. „Това накара ледената покривка да се сгъне точно толкова, че да започне паралелна пукнатина на разстояние около 35 километра.“
Същият този механизъм обяснява защо фисурите на Енцелад остават отворени и продължават да изригват с струя вода. Приливното взаимодействие на Луната със Сатурн води до постоянен цикъл на разтягане и огъване. Това предотвратява затварянето на фисурите и вместо това гарантира, че те имат редовен модел на разширяване и стесняване.
Що се отнася до това защо това се случва на Енцелад, а не на други луни - като Ганимед, Европа, Титан и други „океански светове“ - това се свежда до големината. По-големите луни имат по-силна гравитация, която не позволява фрактурите, причинени от приливни взаимодействия, да се отварят по целия път към вътрешността. Следователно Енцелад е единствената известна ледена луна, където могат да се появят тигърни ивици. Както Хемингуей го характеризира:
„Тъй като благодарение на тези цепнатини успяхме да вземем проба и проучване на подземния океан на Енцелад, който е любим на астробиолозите, решихме, че е важно да разберем силите, които ги формират и поддържат. Нашето моделиране на физическите ефекти, изпитвани от ледената обвивка на Луната, сочи към потенциално уникална последователност от събития и процеси, които биха позволили съществуването на тези отличителни ивици. "
През следващите десетилетия се надява, че в системата на Сатурн може да бъде изпратена друга мисия, която да проучи по-подробно Енцелад. Вече са получени данни от Касини е потвърдил, че изригващите се от фисурите му съдържат органични молекули. Бъдещите мисии ще се опитат да установят дали извънземният живот съществува и под ледената повърхност на Луната.
