السخانات والمياه على القمر إنسيلادوس

سمحت تمريرات كاسيني القريبة من الأرض لها بأخذ عينات مباشرة من المياه الموجودة في السخانات. ويعتبر هذا النوع من الاختبارات خير دليل على وجود خزانات كبيرة من المياه المالحة تحت قشرة القمر إنسيلادوس.

السخانات

من أجل الحصول على رؤية بانورامية للقمر إنسيلادوس بتاريخ 21.11.2009 تم التقاط سلسلة من الصور عالية الدقة للقمر. والنتيجة هي صورة فسيفساء مذهلة تظهر ثورانات السخانات. تم التعرف على 30 نبع ماء حار بأحجام مختلفة في الصورة الفسيفسائية. 20 منهم لم يتم رؤيتهم في الملاحظات السابقة. وقد شوهد أحد السخانات في الصور السابقة، وكانت شدة ثورانه أضعف مقارنة بالثورانات السابقة (1). أثناء إحدى رحلات كاسيني العابرة بالقرب من إنسيلادوس، تحركت المركبة الفضائية داخل أحد أعمدة السخانات واختبرت الوزن الجزيئي للمياه بهدف تحديد المكونات الكيميائية المرتبطة بالجليد المنبعث أثناء ثوران السخانات، وأملاح الصوديوم والصوديوم. تم التعرف على البيكربونات (3NaCO). أصل هذه المركبات هو من جسم القمر نفسه. وانتقلت من النواة عبر الماء السائل (2). وفي ملاحظات أخرى، تم أيضًا تحديد الجزيئات العضوية (3). ونظرًا للمسافة القصيرة جدًا للمركبة الفضائية من سطح القمر (عشرات الكيلومترات وفي إحدى الحالات لم تكن المسافة أكثر من 25 كم)، يمكن اعتبار هذه الملاحظات كما لو أنها أجريت تحت ظروف مختبرية.

وهذا الاختبار شبه المختبري يعادل اختبارًا في ظل ظروف حقيقية فيما يتعلق بالسلوك غير الطبيعي للبلازما. أكدت النتائج التي توصلت إليها كاسيني الفرضية القائلة بوجود "بلازما مغبرة" بالقرب من إنسيلادوس. القمر هو في الأساس خزان كبير من المواد المتأينة التي تملأ فقاعة مغناطيسية تتحرك حول زحل. ويبلغ معدل انبعاث بخار الماء من القمر 100 كيلومتر من الماء في الثانية، وهو مماثل لما يوجد في المذنبات النشطة. إجمالي المواد المقذوفة من القمر عبارة عن خليط من حبيبات الجليد بالإضافة إلى الغازات المحايدة. يتحول عمود السخان إلى جسيمات مشحونة تتفاعل مع البلازما المحيطة بكوكب زحل.

ويتراوح حجم الحبيبات المنبعثة من عدة جزيئات يصل حجمها إلى 100 ميكرومتر. جزء كبير من هذه الحبوب، في طريقها للخارج، تلتقط الإلكترونات من الأرض. اتضح أنه في بيئة إنسيلادوس هذه، الأيونات الموجبة الشحنة هي البلازما "الخفيفة"، والأيونات السالبة هي البلازما "الثقيلة". يرتبط ما لا يقل عن نصف الإلكترونات سالبة الشحنة بالغبار، ويؤدي تفاعلها مع الجزيئات الموجبة الشحنة إلى إبطاء سرعة حركة الأيونات. وبما أن الغبار له شحنة كهربائية ويتصرف مثل جزء من البلازما، فإن هناك باحثين يميزون بينه وبين الغبار الموجود داخل البلازما. ولهذا السبب، يتم التمييز بين "البلازما المسحوقية" و"الغبار الموجود في البلازما". هذا الوضع الأخير نموذجي في الفضاء بين الكواكب. تسمح الظروف الموجودة في "البلازما المتربة" بأن يكون الغبار جزءًا من سلوك البلازما بأكملها. ولهذا السبب فإن التعقيد الذي يغير خصائص البلازما يزداد ويخلق نمط عمل جماعي جديد (4).

سمحت تمريرات كاسيني القريبة من الأرض لها بأخذ عينات مباشرة من المياه الموجودة في السخانات. ويعتبر هذا النوع من الاختبارات خير دليل على وجود خزانات كبيرة من المياه المالحة تحت قشرة القمر إنسيلادوس. ووفقاً لهذه النتائج، توصل الباحثون إلى استنتاج مفاده أن الطبقة المائية توجد على عمق 80 كيلومتراً تحت الأرض، بين النواة الصخرية والقشرة الجليدية. يكون الماء في حالة سائلة بسبب قوى المد والجزر لكوكب زحل والأقمار القريبة منه وأيضًا بسبب الحرارة الناتجة عن التحلل الإشعاعي. يجب أن تحتوي خزانات المياه على مناطق تبخر كبيرة، وإلا فإنها تتجمد وتمنع تكون الأعمدة. ومن المهم الإشارة إلى أنه من حيث الموقع الفلكي للقمر، فلا ينبغي أن يكون هناك ماء فيه. وبعده عن الشمس كبير جدًا عن هذا الغرض (٥).

في يونيو 2011، عثر تلسكوب هيرشل الفضائي على سحابة حلقية من بخار الماء قادمة من هذا القمر الذي يدور حول زحل. يبلغ طول هذه السحابة 600,000 ألف كيلومتر وسمكها 60,000 ألف كيلومتر، ومن المحتمل أنها مصدر وجود الماء في الغلاف الجوي العلوي لكوكب زحل. وفي الأرصاد التلسكوبية السابقة كان من المستحيل تمييز هذه الحلقة لأن بخار الماء شفاف بالنسبة لمعظم الأطوال الموجية في النطاق المرئي. تم الاكتشاف باستخدام كاشف الأشعة تحت الحمراء الخاص بالتلسكوب (6).

ويبين قياس التوصيف اللوني للسطح أن جزيئات الجليد تعود إلى الأرض وفق نمط متكرر. وتبين أن ظاهرة الأعمدة ومصادر حرارتها لها عمر طويل ويبلغ عمرها آلاف السنين وربما حتى عشرات الملايين من السنين، وأنه في الماضي كانت أجزاء كبيرة من السطح مغطاة بطبقة رقيقة من الجليد الجسيمات (7).

قوى المد والجزر

ومن خلال مجموعة الصور الملتقطة حتى بداية عام 2012، من الممكن أن نرى لأول مرة أن هناك علاقة بين نفاثات بخار الماء وجاذبية زحل. يتيح هذا الاكتشاف للباحثين تطوير رؤى جديدة حول آلية هذه النفاثات، مما يشير إلى أن زحل يخلق ضغوطًا على إنسيلادوس. وتبين أن هذه الضغوط تدفع شفاه خطوط النمر إلى بعضها البعض، فعندما يكون القمر إنسيلادوس أثناء حركته حول زحل قبيل انتقاله إلى أقرب نقطة من الكوكب، تبدأ جاذبية زحل في تشويه هذه الشقوق. تعني قوى المد والجزر أن وجود خزان كبير من المياه على نطاق عالمي أو محلي يؤدي إلى أن يكون القمر إنسيلادوس مرنًا (مرنًا) لإنتاج ضغوط كبيرة تشوه السطح. هذه هي العملية التي تحدد موعد انفجارات نفاثات الماء. كما تم الافتراض بأن المد والجزر في زحل يخلق الكثير من الحرارة على السطح (8).

إن التشوه في شكله نتيجة تأثير المد والجزر الجاذبية يخلق ضغوطًا تؤدي إلى تشقق الجليد في عدة أماكن وربما تغيرها بشكل يومي. يمكن لقوى المد والجزر أن تفتح وتغلق فتحات الشقوق وتتسبب في تحرك شفاه الشقوق عدة سنتيمترات. تخلق هذه القوة أيضًا احتكاكًا يؤدي إلى إطلاق حرارة إضافية على السطح.

وتبين أيضًا أن قوة المد والجزر ليست كافية لتوليد الحرارة الكاملة المنبعثة إلى السطح. وقد تم الافتراض بأن بعض الحرارة الموجودة اليوم تم إنشاؤها وتخزينها في القمر في الماضي. وفقًا لهذه الفرضية، كان مسار إنسيلادوس في السابق أكثر غرابة. كلما زاد الانحراف المركزي، زادت قوة المد والجزر وتسبب تغيرات هيكلية في القمر، مما يخلق الحرارة. وفي هذه الحالة يتم تخزين الحرارة داخل القمر عن طريق إذابة بعض الجليد. ويضاف إلى الماء السائل. مع تقليل الانحراف المركزي، يتم إطلاق الحرارة إلى السطح وهي اليوم عبارة عن مزيج من الحرارة المتولدة اليوم والحرارة المخزنة في الماضي، حيث يتم إطلاق حرارة أكثر مما تم خلقه. القمر في مرحلة التبريد ويتحول الماء إلى جليد مرة أخرى. ووفقا لنماذج أخرى فإن القمر لا يتجمد تماما وأن الانحراف يمكن أن يزداد مرة أخرى وتفتح دورة جديدة من التسخين (10).

الحرارة السطحية

في رحلة العبور التي تم تنفيذها في 11.8.2008 أغسطس 103، تم قياس درجة حرارة قدرها 100 درجات مئوية - في داموسكوس سولكوس، وهي درجة حرارة أعلى بمقدار 11 درجة من درجة الحرارة في المنطقة المجاورة مباشرة. وربما تكون الحرارة في بعض الأماكن أعلى (10.2009). في القياس الذي تم بتاريخ 165، تم قياس 93-م° في أقسام مختلفة في تلم بغداد، وكانت درجة الحرارة المقاسة أعلى من 12-م(2012). وفي القياسات التي أجريت عام 83، تم قياس درجة حرارة 10 درجة مئوية في بعض الشقوق (XNUMX).

מקורות

1. PIA11688: انفجار عند اللحامات
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA11688

2. "الملح الموجود في أعمدة الجليد يشير إلى وجود سائل على قمر زحل" 1.5.2009
http://timesofindia-indiatimes.com/articleshow/msid-4469861s/prtpage-1.cms

3. "كاسيني تتذوق مادة جليدية من نبع ماء حار على قمر زحل" 4.11.2009
http://www.spaceflightnow.com/news/n0911/04enceledus/

4. "عمود إنسيلادوس هو نوع جديد من مختبرات البلازما" 1.6.2012
http://www.spacedaily.com/reports/ Enceladus_ Plume_ Is _A_ New_ Kind _Of_ Plasma _Laboratory_999.html

5. "كاسيني تختبر الرذاذ الجليدي لأعمدة ماء إنسيلادوس" 24.6.2011/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/ Cassini _Samples_ The_Icy _Spray _Of_ Enceladus _Water_ Plumes_999.html

6. "قمر زحل إنسيلادوس ينشر نفوذه" 23.9.2011/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/ Saturn_ Moon _Enceladus _Spreads_ Its_ Influence
_999.html

7. "طقس إنسيلدوس يشمل هبوب الثلوج" 5.10.2011/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/ Enceldus_ Weather_ Includes _Snow_flurries_999.html

8. "كاسيني ترى زحل يتدفق خارج إنسيلادوس" 21.3.2012
http://www.spacedaily.com/reports/ Cassini_ Sees_ Saturn_ Streaming _Out_ Enceladus
_999.html

9. "القمر الجليدي لكوكب زحل قد يبقي المحيطات سائلة مع التذبذب" 7.10.2011/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/ Saturn’s_Icy_ Moon_ May_ keep _Oceans_ Liquid _With _Wobble_999.html

10. "هل تتساقط الثلوج على إنسيلادوس؟" 29.3.2012
http://www.spacedaily.com/reports/ Is_ It _Snowing_ On_ Enceladus_999.html

11. PIA12082: خطوط النمر الدافئة
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12082

12. PIA12448: تكبير الحرارة في مطار بغداد
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA12448