إنسيلادوس - اكتشافات جديدة. الجزء أ'

من بين أقمار زحل، بعد تيتان، أصبح إنسيلادوس القمر الأكثر إثارة للاهتمام من الناحية الجيولوجية. كلما وصل المزيد من الصور، زاد الاهتمام به

المقدمة

من بين أقمار زحل، بعد تيتان، أصبح إنسيلادوس القمر الأكثر إثارة للاهتمام من الناحية الجيولوجية. كلما وصل المزيد من الصور، زاد الاهتمام به. تم الكشف عن السطح ببطء وبشكل كامل حتى تم الحصول على صورة عالمية كاملة، ومع انتهاء برنامج كاسيني الأصلي، تم بناء خطة عمل جديدة وكان أحد القرارات هو القيام بعدة رحلات عبور أخرى بالقرب من هذا القمر. وفي إحدى هذه الرحلات تجرأوا على الاقتراب من مسافة 25 كيلومترًا من سطح الأرض وتبين أن الجيولوجيا غنية بشكل خاص. وصلت الدقة العالية للصور الفوتوغرافية إلى بضعة أمتار لكل بكسل.

أَجواء

وكانت المفاجأة الكبرى هي الوجود الجوي. وبما أنه جسم صغير جداً، يبلغ قطره 500 كيلومتر، فمن الواضح أنه ليس غلافاً غازياً يحيط بالقمر. ما لوحظ كان ينابيع ماء حارة في القطب الجنوبي. تنبعث من هذه السخانات كميات كبيرة من بخار الماء وتخلق ظاهرة تشبه الغلاف الجوي لفترة قصيرة. إنه في الواقع جو محلي وقصير العمر. وقد تم تأكيد هذا الافتراض في الاختبارات التي أجريت بمساعدة النجوم التي "مرت" بالقرب من القمر. هذان نجمان. الأول هو بيلارتريكس، عندما مر بالقرب من إنسيلادوس في 11.7.2005 يوليو 1. ومن وجهة نظر المركبة الفضائية خفت ضوءها بالقرب منها بالنسبة للقمر، وعندما اكتشفت على الجانب الآخر من القمر لم يكن هناك أي خفت للضوء الصادر منها. والنجم الثاني هو لامبدا سكوربيوس الذي مر بالقمر في شهر فبراير من ذلك العام ولم يخفت نوره إطلاقاً (2). كما تبين أن الغلاف الجوي يتغير بين رحلة عبور وأخرى، ويقدر أن أصل هذه التغيرات عند مستويات مختلفة هو نشاط الينابيع الساخنة في القطب الجنوبي المسببة لهذه التغيرات الجوية (XNUMX).

المكون الرئيسي للمادة المنبعثة من هذه السخانات هو الماء الذي ينقسم إلى نوعين. جليد الماء النقي القادم من السطح والثلج المائي الممزوج بمواد أخرى يأتي من داخل القمر. وهي عبارة عن جسيمات صغيرة جدًا في حدود 1/10 من البوصة تنفجر بسرعة 000 كم/ساعة وتصل إلى مسافة 1280 كم من وجه القمر، ومن المكونات الأخرى التي تنبعث بكميات صغيرة ثاني أكسيد الكربون. وثاني أكسيد الكربون. الأمونيا والميثان والإيثيلين (1500، 2).

إن الجزيئات وحبيبات الجليد وبخار الماء التي تنطلق تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها إحداث أي نوع من التفاعل فيما بينها، فلا يمكنها الوصول إلى الأرض بسرعة، ويكون الهبوط بطيئًا. وتشير التقديرات إلى أن التغير في السرعة يحدث تحت الأرض قبل أن يتم قذفها، ويصل عمق الشقوق التي تنفجر من خلالها الينابيع إلى مئات الأمتار، وفي بعض الأماكن تنخفض درجة حرارة وضغط قطرات الماء وتتسبب في تكثفها على شكل حبيبات جليدية و نشوء خليط من بخار الماء والغبار، وتتطلب الكثافة المطلوبة لتسريع الحبيبات إلى السرعة التي يمكن ملاحظتها، درجات حرارة ماء سائلة يمكن أن تتعايش مع جليد الماء وبخار الماء داخل القشرة المتجمدة للقمر. تسمح هذه الظروف بانفجار بخار الماء وذرات الغبار معاً، وتتعرض هذه الجزيئات للعديد من الاصطدامات فيما بينها وبينها وبين جوانب الشقوق، مما يسبب الاحتكاك وتباطؤ سرعتها قبل أن تنفجر، وكلما كانت الجزيئات أكبر حجماً، كلما قلت سرعة قذفها (5).

تعود معظم الجزيئات إلى الأرض، لكن الجسيمات الأصغر منها تهرب من القمر، ونتيجة لضغط الإشعاع (الضوء) والتفاعل مع الغلاف المغناطيسي لزحل، فإنها تشكل الحلقة E، وهي حلقة تتجدد باستمرار بسبب الإمدادات. والوصول إليها من خلال العمليات الجيولوجية التي تحدث تحت سطح إنسيلادوس(6). ولدهشة الباحثين، تبين أن بعض الجسيمات المنبعثة تصل أيضًا إلى الحافة الخارجية للحلقة A. ويتم "اختطاف" البلازما التي تشكل السحابة الشبيهة بالقطران حول زحل بواسطة هذه الحلقة مثل الإسفنج الذي يمتص البلازما. (7).

إن الحرارة المتولدة داخل القمر عالية بما يكفي للسماح للجليد المائي بالمرور مباشرة إلى الحالة الغازية كما هو الحال في المذنبات عندما تقترب من الشمس، وتشير التقديرات إلى أن مصدر الحرارة داخل إنسيلادوس يرتبط بقوى المد والجزر. الحدثان متشابهان ويتيحان تحديد موقع الفتحات التي تنبعث من خلالها الغازات في كل من إنسيلادوس والمذنبات (8).

السخانات وأصلها

جغرافيًا، تندلع الينابيع الساخنة من 3 أودية كبيرة تسمى "Tiger Strips". ومن الواضح أن مصدر السخانات هو الماء الساخن، وربما بحجم محيطي. والسؤال الواضح هو ما الذي يسخن الماء، وتشير التقديرات إلى أن مدار القمر حول زحل يلعب دورا مهما في تسخين الماء. مدار القمر غريب الأطوار، أحيانا يقترب من زحل وأحيانا يبتعد عنه، وتتغير جاذبية زحل مع مرور الوقت، على الرغم من أن ذلك يتم بشكل دوري. يتم إنشاء قوى المد والجزر التي تجعل "خطوط النمر" تتحرك ذهابًا وإيابًا، ووفقًا لهذا النموذج، لا يجب أن تكون المياه قريبة من السطح، بل أعمق. محيط يقع تحت القشرة الجليدية، وهذا الموقع يسمح للقشرة الجليدية بالتشوه بقوة تسمح لها بالحركة على طول الأخاديد. إذا كان الجليد فوق الحافة العلوية الصخرية للقمر مباشرة، فإن قوى المد والجزر لم تخلق حركة كافية في الأخاديد لتوليد الحرارة، وتتوافق ميكانيكا الاحتكاك هذه مع الأبحاث السابقة التي تفيد بأن القمر يوجه نفسه لوضع النقاط الساخنة في القطب الجنوبي. . وبحسب التقديرات فإن سمك الطبقة الجليدية يبلغ 5 كيلومترات ويمكن أن يصل إلى عشرات الكيلومترات وتكون الحركة على طول الأخاديد بمعدل 0.5 متر خلال مدار إنسيلادوس حول زحل، وهي طول دورة المد والجزر. يتسبب الاحتكاك في تحرك قوى الأمواج على طول خطوط الصدع ذهابًا وإيابًا واحتكاكها ببعضها البعض، وبهذه الطريقة تنتج الكثير من الحرارة التي تتسبب في تحول بعض الجليد على الفور إلى بخار ماء وبلورات ثلج. يسخن الجليد تحت الأرض بالقرب من الشقوق النشطة، بالقرب من مكان ثوران الغازات (9).

تبين أن هذا النهج يمثل مشكلة عندما أظهرت مراقبة القمر في عام 2007 أن كمية البخار المنبعثة من الأخاديد كانت أكبر من المتوقع في الوقت الذي كان من المفترض أن تعمل فيه قوى المد والجزر. على الرغم من أن النهج الاحتكاكي لم يستبعد تماما ، تم طرح احتمال آخر لحل المشكلة، وهو وجود الماء من خزان سائل على سطح القمر، وباستخدام الضوء الوامض للنجم والذي تحجبه السخانات، أصبح من الواضح أن بخار الماء يخلق تيارا ضيقا. وقد أثيرت فكرة أن درجة الحرارة القريبة من نقطة انصهار الجليد المائي فقط هي التي يمكن أن تدعم السرعات العالية لنفاثات بخار الماء (10).

وهناك نقطة مهمة وجديرة بالملاحظة، وهي أنه في كثير من الحالات التي تم فيها فحص السخانات أثناء إخفاءها لنجم "مر" عبر تقنية الكسوف، تم العثور على 4 نفاثات غازية لكل منها كثافة مختلفة من بخار الماء، وكثافة بخار الماء هي ضعف ارتفاع الغلاف الغازي المحيط بكل نفاث غاز (2).

الحفر

أظهرت خرائط إنسيلادوس اختلافًا كبيرًا بين نصف الكرة الشمالي ونصف الكرة الجنوبي من حيث كثافة الحفرة. المنطقة القريبة من القطب الشمالي هي الأقدم من الناحية الجيولوجية ولديها أعلى كثافة من الحفر. وفي نصف الكرة الشمالي توجد منطقة واسعة وضيقة جداً تبدأ من خط الاستواء وتبدأ من الجانب المواجه لزحل، وتصل إلى القطب وتمتد إلى خط الاستواء على الجانب الآخر من القمر. المنطقة القريبة من خط الاستواء وخطوط العرض الوسطى بين خط الطول W°90 (على الجانب المواجه لزحل) وخط الطول W°270 (على الجانب المخفي عن زحل) هي أقل كثافة في الفوهات ويتميز سطحها بوجود مناطق متشققة ومكسورة.

في نصف الكرة الجنوبي، تمتد منطقة الفوهات بين خطي الطول °180 - °0 جنوبًا من خط الاستواء، ولكن من خط العرض S°55 إلى القطب، فبدلاً من الفوهات، يوجد نظام من الشقوق والكسور حول القطب. في حد ذاته، لا يوجد أي حفر تقريبا (12).

الفوهات الموجودة في نصف الكرة الشمالي تمر بمراحل مختلفة من الكسر ومن الواضح أنه كان هناك نشاط تكتوني فيها ومن المحتمل أنها مرت بمرحلة تسخين من الأسفل، والعديد من الفوهات مقطوعة بشقوق صغيرة متوازية. من الممكن تمييز أشكال مختلفة من الفوهات، ففي بعضها تجد نقوشا كروية، وفي داخلها فوهات أصغر حجما، مما يوحي بأن القشرة الجليدية في هذه المنطقة كانت أكثر دفئا في الماضي (13). الحفر صغيرة. أكبر حفرة هي حفرة علي بابا، ويبلغ قطرها 39.2 كم.

الشقوق والكسور

وتظهر الصور أن أجزاء كثيرة من سطح إنسيلادوس منحدر بالشقوق والكسور، مما يدل على التاريخ التكتوني الغني للقمر، كما تم العثور على ظاهرة مشابهة من الناحية الشكلية في قمر المشتري جانيميد. ويمكن استخدام هذا النشاط الجيولوجي كدليل جيد على التغيرات العديدة التي حدثت على سطح القمر، وهو مجال واسع للدراسات الستراتغرافية. من المرجح أن تكون هذه الشقوق ناتجة عن قوى المد والجزر التي ينشطها زحل و/أو التغيرات في البنية الداخلية للقمر. ومن الظواهر البارزة الموجودة في القطب الجنوبي هي 3 أودية، وهي "شرائط النمر" التي ذكرناها سابقاً. يبلغ طولها حوالي 128 كم وعرضها 1-2 كم وتبعد عن بعضها البعض 40 كم. تفصل شبكات واسعة من الطيات السطح "الشاب" للقطب الجنوبي عن السطح القديم بالقرب من خط الاستواء المحيط بالقمر بالقرب من خط العرض S ° 55. يتم قطع الخط الحدودي للقطب الجنوبي عن طريق الشقوق في التكوينات الشبيهة بالقمع، والانقطاعات التي تنحني شمالاً، يتم تفسيرها بحقيقة أنها نشأت بسبب ضغوط الشد الموازية لخطوط العرض، وتوجد أنماط التشقق في كل من المناطق القديمة والمسحقة وفي المناطق الحديثة. كما توجد أنظمة تصدع في نصف الكرة الشمالي واتجاهاتها شمال جنوب وشرق غرب تم إنشاؤها بالقرب من محور المد والجزر، ومحور المد والجزر هو خط يمتد من خط الطول ° 0 إلى خط الطول ° 180. ومن الممكن أن تكون تم إنشاؤها كرد فعل لضغوط المد والجزر من قبل زحل (14، 15). أتاحت الممرات القريبة لكاسيني حتى مسافة 25 كيلومترًا من السطح في أكتوبر 2008 لأول مرة إلقاء نظرة تفصيلية على جوانب الأخاديد وفي بعض الأماكن في قاعها.

سطح الأرض بدقة عالية

بفضل تعريض التربة بدقة عالية، من الممكن ملاحظة وفحص التفاصيل في حدود بضعة أمتار، مما يتيح إجراء دراسات تتعلق بتكوين التربة وبنيتها في مناطق صغيرة جدًا من وجهة نظر طبوغرافية ومورفولوجية . في الصورة 06252 PIA، التي تم التقاطها بدقة 4 أمتار لكل بكسل، تم العثور على تكوينات أرضية من المضلعات، تذكرنا بالصور التي أرسلتها إلى الأرض مركبة فينيكس الفضائية التي هبطت بالقرب من القطب الشمالي للمريخ، كما لوحظت كتل جليدية في يتراوح ارتفاعها من 10 إلى 100 متر، وأصلها غير واضح (16). في الصورة 10350PIA، بدقة 5 أمتار لكل بكسل من القطب الجنوبي، يمكن تمييز المواد الناعمة في عدة وديان بين التلال المستديرة. ويبلغ ارتفاع التضاريس في الموقع 250 مترًا، وقد تم العثور على تشكيلات من الأزرار الصغيرة يتراوح عرضها بين 10-50 مترًا وارتفاعها بين 2-10 أمتار (17). تم العثور على كتل من الجليد بالقرب من منطقة تلم القاهرة (18)، وتبين أن عمق "شرائط النمر" يصل إلى 300 متر وجدرانها الداخلية على شكل حرف V، وفي بعض أجزاء هذه الأخاديد يمكن ملاحظة رواسب واسعة من المواد الناعمة وحول الأخاديد كتل من الجليد يبلغ طولها عشرات الأمتار، وعلى طول عدة شقوق يمكنك رؤية سقوط جزيئات الجليد على الأرض، كما توجد أيضًا بين مصدرين للسخانات. وتشير التقديرات إلى أنه بما أن بخار الماء الساخن يرتفع من خلال الشقوق الضيقة، فإن جزيئات الجليد تتكثف وتسد فتحات الخروج النشطة، وسوف تظهر ينابيع ماء حار جديدة في أماكن أخرى على طول نفس الشق. ولأول مرة، يتم منح الباحثين الفرصة لفهم ما يلي: إلى أي مدى تختلف رواسب الانفجارات الجديدة التي تغطي الأرض عن رواسب الانفجارات السابقة، وعبر العصور الجيولوجية، يتحرك موقع هذه الانفجارات لأعلى ولأسفل على طول "شرائط النمر" (19). في الصورة 1112PIA، تظهر المناطق والتي من المحتمل أن تكون مغطاة بحبيبات جليدية خشنة وكتل صخرية يصعب تمييزها بدقة هذه الصورة. هذه الصورة عبارة عن فسيفساء من الصور الفوتوغرافية ذات دقة مختلفة ويمكن ملاحظة أن الجليد الحبيبي الخشن والجليد الصلب يتركزان على طول أسفل الشقوق والجوانب وكذلك على طول الأجزاء المرتفعة من "شرائط النمر" في أماكن أخرى على إنسيلادوس، تم العثور على هذه الحبيبات الجليدية في أقسام بارزة من الصخور وعلى قمم التلال (20).

מקורות

1.PIA03552: جو إنسيلادوس ليس عالميًا

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03552

2. "قمر زحل هو مصدر أكبر حلقة كوكبية في النظام الشمسي" 13.3.2006/XNUMX/XNUMX

http://www.saturndaily.com/reports/ Saturn_ Moon_ Is _Source _Of_ System_ Largest_ Planetary_ Ring_.html

3. "مركبة الفضاء كاسيني تغوص في عمود الماء لقمر زحل" 11.3.2008

http://www.saturndaily.com/reports/ Cassini_Space_Spacecraft_To_Dive_Water_Plume_Of_Saturn_Moon_999.html

4. ستايلز إل. - "إنسيلادوس الصغير قد يحتوي على مكونات الحياة" 6.9.2005/XNUMX/XNUMX

http://www.spacedaily.com/news/cassini-05zzzf.html

5. "نظرية جديدة تلقي الضوء على لغز الفضاء" 25.2.2008/XNUMX/XNUMX

http://www.saturndaily.com/reports/ New_ Theory_ Sheds_ Light _On_ Space _Enigma_999.html

6. "أجهزة كاسيني المتعددة تلتقط عمود إنسيلادوس" 17.12.2005

http://www.spacedaily.com/news/cassini-05zzzze.html

7. "إسفنجة زحل العملاقة" 6.2.2008/XNUMX/XNUMX

http://www.saturndaily.com/reports/ The_ Giant_ Sponge_ Of _ Saturn_999.html

8. "نتائج كاسيني تشير إلى قصة معقدة للتنفيس في القطب الجنوبي لإنسيلادوس" 31.8.2005 http://www.spacedaily.com/news/cassini-05zzy.html

9. "التدفئة الاحتكاكية تفسر أعمدة إنسيلادوس" 17.5.2007

http://www.saturndaily.com/reports/ Frictional _Heating_ Explains_ Plumes_ On_ Enceladus_999.html

10. "مصدر السخانات على قمر زحل قد يكون مياهًا جوفية" 27.11.2008/XNUMX/XNUMX

http://www.saturndaily.com/reports/ Source_ Of_ Geysers_ On_ Saturn_ Moon_ May_ Be_ Underground_ Water_999.html

11.PIA10354: البيانات النجمية عن العمود

http://photojournal.jpl.nasa, gov/catalog/PIA10354

12.PIA07220: إنسيلادوس: الشمال والجنوب (إسقاط قطبي جنوبي)

http://photojournal.jpl.nasa, gov/catalog/PIA07220

13.PIA08409: المنطقة القطبية الشمالية لإنسيلادوس

http://photojournal.jpl.nasa, gov/catalog/PIA08409

14.PIA07722: أنماط انكسار إنسيلادوس العالمية (إسقاط قطبي جنوبي)

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07722

15. "كاسيني وجدت أن خطوط إنسيلادوس النمرية هي في الواقع شبل" 31.3.2005

http://www.spacedaily.com/news/cassini-05zzz.html

16.PIA06252: سطح متناثر بالصخور - عرض كاميرا بزاوية ضيقة

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06252

17.PIA11350: التضاريس القطبية الجنوبية لإنسيلادوس – منظر بأعلى دقة

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11350

18."ترجع كاسيني صورًا من تحليقها يوم الاثنين بالقرب من القمر إنسيلادوس في 12.8.2008

http://www.spaceflightnow.com/news/n0808/12cassini/

19. "تتبع خطوط النمر" 28.8.2008/XNUMX/XNUMX

http://www.saturndaily.com/reports/ Tracing_ Tiger _Stripes_999.html

20.PIA11112: الأرض الجنوبية الكبرى

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11112