ดาวเสาร์ดวงจันทร์เอนเซลาดัสดึงดูดนักวิทยาศาสตร์มานับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมายานโวเอเจอร์ 2ภารกิจผ่านระบบในปี พ.ศ. 2524
ความลึกลับนั้นลึกซึ้งยิ่งขึ้นนับตั้งแต่การมาถึงของแคสซินีการสอบสวนในปี พ.ศ. 2547 ซึ่งรวมถึงการค้นพบรอยแยกเชิงเส้นตรงสี่เส้นรอบบริเวณขั้วโลกใต้
คุณสมบัติเหล่านี้ได้รับฉายาว่า 'Tiger Stripes' เนื่องจากรูปลักษณ์และความโดดเด่นจากพื้นผิวส่วนอื่นๆ
นับตั้งแต่การค้นพบ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามตอบคำถามว่าสิ่งเหล่านี้คืออะไรและอะไรเป็นผู้สร้างมันขึ้นมาตั้งแต่แรก โชคดีที่มีงานวิจัยใหม่ที่นำโดยสถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกี้ได้เปิดเผยฟิสิกส์ที่ควบคุมรอยแยกเหล่านี้
รวมถึงความเกี่ยวข้องกันอย่างไรดวงจันทร์กิจกรรมขนนกของเอนเซลาดัส เหตุใดจึงปรากฏรอบขั้วโลกใต้ของเอนเซลาดัส และเหตุใดวัตถุอื่นๆ จึงไม่มีลักษณะคล้ายคลึงกัน
การศึกษาซึ่งเพิ่งปรากฏในวารสารดาราศาสตร์ธรรมชาตินำโดยดั๊ก เฮมิงเวย์ ซึ่งเป็นสมาชิกของคาร์เนกีจากแผนกแม่เหล็กโลกของสถาบัน
เขาเข้าร่วมโดยนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ Maxwell Rudolph จาก University of California Davis และ Michael Manga จาก University of California Berkeley
ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับความเป็นไปได้ภายในเอนเซลาดัสโดยอาศัยการตรวจสอบแรงโน้มถ่วงของแคสสินี (NASA/JPL-คาลเทค)
เพื่อประโยชน์ในการศึกษา ทีมงานได้ใช้แบบจำลองธรณีฟิสิกส์ของเอนเซลาดัสเพื่อตรวจสอบแรงทางกายภาพที่ทำให้ลายเสือก่อตัวและคงอยู่ตามกาลเวลา
สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือสาเหตุที่แถบเหล่านี้ปรากฏเฉพาะบนขั้วใต้ของดวงจันทร์เท่านั้น และเหตุใดจึงมีระยะห่างเท่ากัน อย่างเฮมิงเวย์อธิบาย-
“แถบเหล่านี้ถูกพบครั้งแรกโดยภารกิจแคสสินีไปยังดาวเสาร์ แถบเหล่านี้ไม่เหมือนแถบอื่นที่รู้จักในระบบสุริยะของเรา แถบเหล่านี้ขนานกันและเว้นระยะห่างเท่าๆ กัน ยาวประมาณ 130 กิโลเมตร และห่างกัน 35 กิโลเมตร สิ่งที่ทำให้แถบเหล่านี้น่าสนใจเป็นพิเศษคือการปะทุอย่างต่อเนื่องด้วย น้ำแข็งน้ำ แม้ว่าเราจะพูดกันก็ตาม ไม่มีดาวเคราะห์น้ำแข็งหรือดวงจันทร์ดวงอื่นใดที่เหมือนกับพวกมันเลย”
คำตอบสำหรับคำถามแรกค่อนข้างน่าสนใจ เห็นได้ชัดว่าแบบจำลองเผยให้เห็นว่ารอยแยกที่ประกอบเป็นแถบอาจก่อตัวขึ้นที่ขั้วใดขั้วหนึ่ง โดยเพียงแค่ก่อตัวที่ขั้วโลกใต้ก่อน
เหตุผลในการดำรงอยู่นั้นเกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์ของเอนเซลาดัสกับดาวเสาร์และความเยื้องศูนย์ของวงโคจรของมัน
ในการพังทลายลง เอนเซลาดัสใช้เวลามากกว่าหนึ่งวันเล็กน้อย (1.37 ที่แน่นอน) เพื่อโคจรรอบดาวเสาร์ดวงเดียวให้ครบ
เนื่องจากการสั่นพ้องของวงโคจรการเคลื่อนที่เฉลี่ย 2:1 มันจึงมีกับไดโอนที่อยู่ใกล้เคียง เอนเซลาดัสจึงพบกับความเยื้องศูนย์กลางในวงโคจรของมัน (0.0047) โดยขยายจาก 236,918 กม. (147,214 ไมล์) ที่ระยะที่ใกล้ที่สุด (periapsis) ไปจนถึง 239,156 กม. (148,605 ไมล์) ) ไกลที่สุด (apoapsis)
ดวงจันทร์ของดาวเสาร์และวงโคจรตามลำดับที่สัมพันธ์กัน (นาซา/เจพีแอล)
ความเยื้องศูนย์กลางนี้ทำให้เอนเซลาดัสยืดและงอ ส่งผลให้เกิดความร้อนภายในและปฏิกิริยาความร้อนใต้พิภพ กระบวนการนี้คือสิ่งที่ทำให้เอนเซลาดัสสามารถรักษามหาสมุทรภายในไว้ที่ขอบเขตแกนกลางและเนื้อโลกได้
บริเวณขั้วโลกนี้ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากการเสียรูปที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงมากที่สุด ส่งผลให้แผ่นน้ำแข็งที่นี่บางลงและเกิดรอยแยกขึ้น
กระบวนการนี้ยังนำไปสู่ช่วงเวลาของการเย็นตัวลง ในระหว่างนั้น มหาสมุทรใต้ผิวดินบางส่วนของเอนเซลาดัสจะแข็งตัว การละลายและการแช่แข็งนี้จะทำให้แผ่นน้ำแข็งหนาและบางจากด้านล่าง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความดันที่ทำให้เกิดรอยแยก
เนื่องจากแผ่นน้ำแข็งที่ขั้วโลกบางกว่า จึงเสี่ยงต่อการแตกร้าวได้ง่ายที่สุด ซึ่งนำไปสู่แถบลายเสือ
ลักษณะเหล่านี้ล้วนใช้ชื่อมาจากเมืองต่างๆ ที่ปรากฏอยู่ในบทสรุปนิทานพื้นบ้านของอาหรับอาหรับราตรี: อเล็กซานเดรีย ซัลคัส, ไคโร ซัลคัส, แบกแดด ซัลคัส และดามัสกัส ซัลคัส
ทีมงานเชื่อว่ารอยแยกแบกแดดซัลคัสเป็นกลุ่มแรกที่ก่อตัว และไม่แข็งตัวอีกหลังจากนั้น ส่งผลให้มีน้ำพุ่งออกมาจากภายใน และทำให้เกิดรอยแยกขนานกันอีก 3 รอยในที่สุด
โดยพื้นฐานแล้ว หลังจากที่พ่นน้ำออกจากพื้นผิวดวงจันทร์ พวกมันก็จะแข็งตัวใหม่ในอวกาศและถูกสะสมใหม่เหมือนหิมะบนพื้นผิว ขณะที่หิมะก่อตัวขึ้นตามขอบรอยแยกของกรุงแบกแดด น้ำหนักที่สะสมก็เพิ่มแรงกดดันอีกประการหนึ่งบนแผ่นน้ำแข็ง
ดังที่แม็กซ์ รูดอล์ฟอธิบายซึ่งไม่เพียงแต่อธิบายถึงที่มาของรอยแยกเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังอธิบายถึงสาเหตุที่รอยแยกเหล่านี้ขนานกันด้วย
(NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/สถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้)
“แบบจำลองของเราอธิบายระยะห่างปกติของรอยแตกร้าว” เขากล่าว “นั่นทำให้แผ่นน้ำแข็งงอเพียงพอที่จะทำให้เกิดรอยแตกขนานที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 35 กิโลเมตร”
กลไกเดียวกันนี้อธิบายว่าทำไมรอยแยกของเอนเซลาดัสจึงยังคงเปิดอยู่และปะทุขึ้นพร้อมกับกลุ่มน้ำ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระแสน้ำขึ้นน้ำลงของดวงจันทร์กับดาวเสาร์ทำให้เกิดการยืดตัวและงออย่างต่อเนื่อง
วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้รอยแยกปิดและทำให้แน่ใจว่ารอยแยกจะพบกับรูปแบบการขยายและแคบลงอย่างสม่ำเสมอ
สาเหตุที่สิ่งนี้เกิดขึ้นบนเอนเซลาดัส ไม่ใช่ดวงจันทร์อื่นๆ เช่นแกนีมีด ยูโรปาไททันและอื่นๆ"โลกมหาสมุทร" – ซึ่งลดขนาดลง ดวงจันทร์ขนาดใหญ่กว่ามีแรงโน้มถ่วงมากกว่าซึ่งป้องกันการแตกหักที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของกระแสน้ำไม่ให้เปิดออกไปจนถึงด้านใน
ดังนั้น เอนเซลาดัสจึงเป็นดวงจันทร์น้ำแข็งเพียงดวงเดียวที่แถบลายเสือสามารถเกิดขึ้นได้ ดังที่เฮมิงเวย์ได้อธิบายไว้:
"เนื่องจากรอยแยกเหล่านี้ทำให้เราสามารถเก็บตัวอย่างและศึกษามหาสมุทรใต้ผิวดินของเอนเซลาดัส ซึ่งเป็นที่ชื่นชอบของนักโหราศาสตร์ เราจึงคิดว่าสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจแรงที่ก่อตัวและค้ำจุนพวกมัน การสร้างแบบจำลองผลกระทบทางกายภาพของเรามีประสบการณ์ ข้างเปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์ชี้ไปที่ลำดับเหตุการณ์และกระบวนการที่อาจมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวที่อาจทำให้เกิดแถบที่มีลักษณะเฉพาะเหล่านี้ได้"
ในทศวรรษต่อๆ มา หวังว่าจะสามารถส่งภารกิจอื่นไปยังระบบดาวเสาร์เพื่อสำรวจเอนเซลาดัสในรายละเอียดมากขึ้น ข้อมูลที่ได้รับจากแคสสินีได้ยืนยันแล้วว่าพลัมที่ปะทุออกมาจากรอยแยกนั้นมีโมเลกุลอินทรีย์อยู่
ภารกิจในอนาคตจะพยายามตรวจสอบว่ามีสิ่งมีชีวิตนอกโลกอยู่ใต้พื้นผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ด้วยหรือไม่
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านต้นฉบับบทความ-
