Under sitt långa uppdrag till Saturnus, Cassini rymdfarkost har gett oss bild efter spektakulär bild av Saturnus, dess ringar och Saturnus månar. Bilderna av Saturnus måne Enceladus är av särskilt intresse när det kommer till sökandet efter liv.
Vid första anblicken verkar Enceladus likna andra isiga månar i vårt solsystem. Men Cassini har visat oss att Enceladus kan vara en vagga för utomjordiskt liv.
Vårt sökande efter liv i solsystemet är centrerat på närvaron av flytande vatten. Kanske vet vi inte säkert om flytande H2O krävs för livet. Men solsystemet är enormt, och ansträngningen som krävs för att utforska det är enorm. Så att börja vårt sökande efter liv med sökandet efter flytande vatten är klokt. Och i sökandet efter flytande vatten är Enceladus ett lockande mål.
Cassini fångade denna bild av Enceladus med Saturnus ringar. Ångplymerna är något synliga vid den sydliga polarregionen (nederst på bilden). Bild: NASA/JPL/Space Science Institute
Även om Enceladus ser ut som en frusen, livlös värld på sin yta, är det det som ligger under dess kyliga skorpa som är spännande. Enceladus verkar ha ett hav under ytan, åtminstone i dess sydpolära region. Och det havet kan vara upp till 10 km. djup.
Innan vi dyker in i det, (förlåt), här är några grundläggande fakta om Enceladus:
- Enceladus är Saturnus sjätte största måne
- Enceladus är cirka 500 km i diameter (Jordens måne är 3 474 km i diameter)
- Enceladus upptäcktes 1789 av William Herschel
- Enceladus är ett av de mest reflekterande föremålen i vårt solsystem, på grund av dess isiga yta
2005 spanade Cassini för första gången plymer av frusen vattenånga som bröt ut från den södra polarregionen. Kallas kryovulkaner, efterföljande studie av dem fastställde att de är den troliga källan till Saturnus E-ring . Förekomsten av dessa plymer fick forskare att misstänka att deras källa var ett hav under ytan under Enceladus isskorpa.
Denna närbild av Enceladus visar tydligt flera plymer som bryter ut i rymden. Bild: NASA/JPL/Space Science Institute
Att hitta vattenplymer som bryter ut från en måne är en sak, men det är inte bara vatten. Det är saltvatten. Ytterligare studier visade att plymerna också innehöll enkla organiska föreningar. Detta främjade idén att Enceladus kunde hysa liv.
Den här bilden av Enceladus visar särdragen som kallas 'tigerränder'. De är källan till de ångplymer som bryter ut från ytan. Kredit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA
Gejsrarna är inte det enda beviset för ett hav under ytan på Enceladus. Den södra polarregionen har en slät yta, till skillnad från resten av månen som är markerad med kratrar. Något måste ha jämnat ut den ytan, eftersom det är näst intill omöjligt att sydpolområdet skulle vara fritt från nedslagskratrar.
2005 upptäckte Cassini en varm region i söder, mycket varmare än vad som kunde orsakas av solstrålning. Den enda slutsatsen är att Enceladus har en källa för intern uppvärmning. Den inre värmen skulle skapa tillräckligt med geologisk aktivitet för att radera nedslagskratrar.
Så nu har två villkor för livets existens uppfyllts: flytande vatten och värme.
2005 visade data från Cassini att de så kallade 'Tiger Stripe'-funktionerna på Enceladus sydpolregion är varma fläckar. Bild: NASA/JPL/GSFC/SwRI/SSI
Källan till värmen på Enceladus var nästa fråga för forskare. Den frågan är långt ifrån avgjord, och det kan finnas flera värmekällor som fungerar tillsammans. Bland alla möjliga källor till värmen är två mest spännande när det kommer till sökandet efter liv: tidvatten uppvärmning och radioaktiv uppvärmning.
Tidvattenuppvärmning är ett resultat av rotations- och orbitalkrafter. I Enceladus fall orsakar dessa krafter friktion som försvinner som värme. Denna värme håller havet under ytan i flytande form, men förhindrar inte att ytan fryser fast.
Radioaktiv uppvärmning orsakas av sönderfall av radioaktiva isotoper. Om Enceladus började som en stenig kropp, och om den innehöll tillräckligt med kortlivade isotoper, skulle en enorm mängd värme produceras under flera miljoner år. Den handlingen skulle skapa en stenig kärna omgiven av is.
Sedan, om tillräckligt många långlivade radioaktiva isotoper fanns, skulle de fortsätta att producera värme under en mycket längre tid. Radioaktiv uppvärmning är dock inte tillräckligt i sig. Det skulle också behövas tidvattenvärme.
Tyngdkraftsmätningar av NASA:s rymdfarkoster Cassini och Deep Space Network tyder på att Saturnus måne Enceladus, som har strålar av vattenånga och is som forsar från sin sydpol, också hyser ett stort inre hav under ett isskal, som denna illustration visar.
Bildkredit:
NASA/JPL-Caltech
Fler bevis för ett stort hav under ytan kom 2014. Cassini och Deep Space Network gav gravitometriska mätningar som visar att havet finns där. Dessa mätningar visade att det sannolikt finns ett regionalt, om inte globalt, hav som är cirka 10 km tjockt. Mätningar visade också att havet ligger under ett islager som är 30 till 40 km tjockt.
Denna närbild av Enceladus visar variationen i dess isiga egenskaper. De mörka fläckarna kallades ursprungligen 'Dalmatisk' terräng när de först avbildades 2005. Den exakta naturen där förblev ett mysterium tills tio år senare, när Cassini förbiflygningar visade att de faktiskt är block av berggrundis utspridda längs en ås. Blocken varierar i storlek från tiotals till hundratals meter. Bild: NASA/JPL/Cal-Tech.
Upptäckten av ett varmt, salt hav som innehåller organiska molekyler är mycket spännande och har utökat vår uppfattning om vad beboelig zon kan finnas i vårt solsystem och i andra. Enceladus är alldeles för långt från solen för att förlita sig på solenergi för att upprätthålla liv. Om månar kan ge sin egen värme genom tidvattenuppvärmning eller radioaktiv uppvärmning, skulle den beboeliga zonen i något solsystem inte bestämmas av närheten till stjärnan eller stjärnorna i mitten.
Cassinis uppdrag närmar sig sitt slut, och det kommer inte att flyga förbi Enceladus igen. Den har berättat allt den kan om Enceladus. Det är upp till framtida uppdrag att utöka vår förståelse av Enceladus.
Det har talats om många uppdrag, inklusive två som föreslår att man flyger genom plymerna och tar prover på dem. Ett förslag har ett prov av plymer som returneras till jorden för studier. Att landa på Enceladus och på något sätt borra genom isen är fortfarande en avlägsen idé som bättre överlåts till science fiction, åtminstone för nu.
Huruvida Enceladus kan hysa liv eller inte är en fråga som inte kommer att besvaras på länge. Faktiskt, inte alla vetenskapsmän håller med om att det överhuvudtaget finns ett flytande hav där. Men oavsett om det hyser liv eller inte, har Cassini låtit oss njuta av den lockande skönheten i det avlägsna föremålet.
Enceladus. Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA