adminml

Ledový svět na okraji Sluneční soustavy – kryovulkány na Saturnově měsíci Enceladus

Decrease Font Size Increase Font Size Text Size Print This Page

 

Dana Tenzler: Ledový svět na okraji Sluneční soustavy – kryovulkány na Saturnově měsíci Enceladus

Saturnův měsíc Enceladus fascinuje jak vědeckou, tak laickou veřejnost – a to právem. Je pokrytý ledovým příkrovem, pod kterým se nachází tekutý oceán. Z jeho jižního pólu tryskají fontány ledu a vodní páry. Najdeme na něm život?

Až do konce minulého roku se mu důkladně věnovala sonda Cassini-Huygens, která krouží kolem Saturnu už od roku 2004. V prosinci se k Enceladu směla přiblížit naposledy. Při říjnovém přiblížení například sonda prolétla přímo vyvrženými vodními parami a ledovými částečkami, které tryskají z jeho povrchu. Cassini objevila pod ledovým krunýřem měsíce rozsáhlý oceán. Vědci už dávno tušili, že se uvnitř Enceladu nachází tekutá voda, ale až pomocí této sondy se podařilo zjistit, že oceán je kompletní a pokrývá celé jádro měsíce.

 

 

Cassini – Huygens

Sonda, nazvaná na počest věhlasného astronoma Giovanni Domenico Cassiniho, objevitele Saturnových měsíců Iapetus, Rhea, Dione a Tethys. Odstartovala v roce 1997 a k Saturnu doletěla 2004. Od té doby se 12,6 tuny těžká Cassini-Huygens věnuje průzkumu jak planety, tak jejích měsíců. Její mise bude trvat do roku 2017.

Enceladus objevil v roce 1789 britský astronom Wilhelm Herschel. Je v pořadí šestým Saturnovým měsícem, o jehož existenci se lidstvo dozvědělo a celkově dvanáctým měsícem ve Sluneční soustavě. Původní název Enceladu obsahoval římskou dvojku, byl totiž druhým Saturnu nejbližším známým měsícem. Své nynější jméno dostal po řeckém mythologickém gigantovi Enkeladovi. Jméno navrhl syn objevitele, který se také stal astronomem stejně jako jeho otec – John Herschel.

 

Oběžná dráha Enceladu

Měsíc obíhá Saturn po téměř kruhové dráze ve průměrné vzdálenosti 237 948 km, odpovídajících 4 poloměrům planety. Její dráha leží téměř přesně v rovině rovníku.

 

 

Jeden oběh kolem Saturnu trvá měsíci 1 den, 8 hodin, 53 mnut a 7 vteřin. Saturnovy měsíce se navzájem ovlivňují svou gravitací. Rezonance s měsícem Dione činí 2:1, což znamená, že jeden z měsíců oběhne planetu za stejnou dobu dvakrát a druhý jednou. Enceladus vykazuje také 3:2 rezonanci s měsícem Mimas a 4:3 s Tethys. U měsíce Pallene způsobuje gravitace Enceladu odchylku dráhy o 4 km.

Rotační doba Enceladu je stejně dlouhá, jako doba oběhu kolem jeho mateřské planety. Tento jev, známý pod pojmem „vázaná rotace“, pozorujeme i u Měsíce, který obíhá Zemi. Rotační osa Enceladu nemá žádný zvláštní sklon, stojí tedy kolmo k rovině oběhu. Sklon rotační osy se u Země podílí na vzniku ročních období, když způsobuje rozdílnou polohu vůči Slunci (zdroji energie) v průběhu pozemského roku.

Tvarem připomínán Enceladus nejvíce kouli. Jeho rozměry odpovídají 513,2 × 502,8 × 496,6 km. Malé, zhruba tříprocentní odchylky jdou patrně na vrub přitažlivosti Saturnu, která z původně dokonalé koule dělá elipsoid.

Enceladus je šestým největším Saturnovým měsícem. Zároveň je 17. Největším měsícem ve Sluneční soustavě.

 

Struktura měsíce

Povrch Enceladu se skládá převážně z ledu. Průměrná hustota je 1,61 g/cm3, takže pod jeho ledovým krunýřem musí existovat pevné, kamenné jádro. Jedná se tedy o objekt, ve kterém se výchozí materiály rozdělily do různých vrstev podle své hustoty.

 

 

Sonda Cassini při svých průletech kolem Enceladu měřila různé parametry, například pohyb povrchu měsíce. Vliv jeho gravitace na sondu také ukázal pravděpodobnou vnitřní strukturu. Kolem kamenného jádra existuje globální oceán, hluboký kolem 10 km. Na povrchu se pak nachází 30 – 40 km silná vrstva ledu.

Měsíc má nezvykle světlý povrch. Odráží 99 % slunečních paprsků, což mu zajišťuje jednoznačné prvenství v celé Sluneční soustavě. Má nejvyšší albedo – je dokonce ještě světlejší, než čerstvě napadaný sníh na naší planetě. Vzhledem k vysokému množství odraženého světla je teplota na povrchu Enceladu velice nízká, sluneční paprsky ho téměř nenahřívají. Při teplotách kolem -200 °C už můžeme mluvit o skutečně velice nehostinném prostředí.

 

 

Povrch je plochý a plný brázd a kanálům podobných propadlin. Část je relativně mladá (kolem 100 miliónů let). Na svědomí ho má patrně kryovulkanismus. Tekutá voda z vnitřku měsíce se dostává na povrch, kde zamrzá. Enceladus je přitom nejmenším objektem, na kterém se tento druh geologické aktivity vyskytuje.

Na povrchu nacházíme samozřejmě také krátery. Největší z nich ale měří pouhé 34 kilometry, zatímco nejdelší systém kanálů je dlouhý 360 km.

 

Atmosféra

Během průletů kolem měsíce objevila sonda Cassini mimo jiné slabé magnetické pole a řídkou atmosféru, která se skládá převážně z vodních par. Vzhledem k tomu, že je měsíc příliš malý na to, aby ji mohl svou gravitací udržet, je zjevně neustále doplňována z jeho vnitřních zdrojů. Vodní páry se nejspíš dostávají do jeho atmosféry pomocí gejzírů, kryovulkánů nebo při jiných geologických aktivitách.

Existence atmosféry není na měsících Sluneční soustavy jevem příliš častým. Saturn má jen dva takové průvodce – kromě Enceladu se vyskytuje atmosféra už jen na velkém měsíci Titanu.

 

Zvláštní vulkanická aktivita na jižním pólu

Na jižním pólu na Enceladu nacházíme podivnou zónu, ve které je teplota o 20 – 25 stupňů vyšší, než v okolí. Zdroj energie, který ji nahřívá, zatím neznáme.

Na to, aby byl vnitřek Enceladu ohříván rozpadem radioaktivních izotopů, je měsíc příliš malý.

Jeho prakticky kruhová dráha také zamezuje ohřev díky (se vzdáleností od planety) měnícím se slapovým silám, jako je tomu u Jupiterova měsíce Io.

Enceladus obíhá Saturn v 2:1 rezonanci s měsícem Dione, síly, které mezi nimi působí, jsou ale příliš slabé na to, aby mohly vyvolat ohřev vnitřních vrstev.

Celkový nárůst teploty, který by mohl pocházet ze všech nahoře zmíněných jevů, je jen desetinou toho, co reálně pozorujeme na jižním pólu tohoto zvláštního měsíce.

 

 

Ze spár v ledu v těchto místech uniká do okolí voda a vodní pára. Nejmenší množství bylo naměřeno v největší blízkosti k Saturnu. Nejaktivnější jsou Enceladovy gejzíry v té části běžné dráhy, ve které je Saturnu nejvzdálenější. Vysvětlením by mohla být gravitace obří planety, která stlačuje hmotu měsíce. Spáry v ledu stiskne a zamezí tak úniku vnitřního materiálu. Ve vzdálenější části oběžné dráhy je pak vliv Saturnovy gravitace nižší, takže se spáry otevřou. Z Enceladu pak uniká až čtyřikrát více materiálu než je tomu blízko Saturnu.

Voda z Enceladu se díky gejzírům dostává až do výšky 500 km. Část jí spadne zpět na jeho povrch a způsobuje pak Enceladovo vysoké albedo (vysokou odrazivost pro sluneční světlo). Další část se dostává dokonce na povrch blízkých měsíců Mimas, Tethys, Dione a Rhea. Proto jsou tyto měsíce hodně světlé a dobře odrážejí sluneční záření.

 

Obrázek: Sousedé Enceladu: Směrem k Saturnu sousedí měsíc Mimas, vzdálenější od planety jsou Tethys, Dione a Rhea. Zdroj: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03550, https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Saturn%27s_Rings_PIA03550.jpgObrázek: Sousedé Enceladu: Směrem k Saturnu sousedí měsíc Mimas, vzdálenější od planety jsou Tethys, Dione a Rhea. Zdroj: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03550, https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Saturn%27s_Rings_PIA03550.jpg

 

V říjnu 2008 proletěla sonda Cassini v tak těsném sousedství Enceladu, že jí to vyneslo jedno prvenství: povedl se jí nejtěsnější průlet sondy kolem měsíce v dějinách kosmonautiky.

 

 

Ve vzdálenosti pouhých 25 km zkoumala sonda částečky, které unikají z Enceladových gejzírů. Našla daleko vyšší hustotu vodních par, oxidu uhličitého a uhelnatého, než vědci předpokládali. Zároveň zaregistrovala více organických molekul, než bylo očekáváno. Materiálu bylo dokonce tolik, že způsobil nečekanou rotaci sondy.

 

Život na Enceladu?

Vše, o čem vědci sní, když mluví o Jupiterově měsíce Europa – se jim na Enceladu splnilo. Není tu nutné provrtat silnou vrstvu ledu, abychom se mohli podívat do jeho nitra. Kryovulkány na Enceladově jižním pólu samy od sebe vynáší vzorky vody až na oběžnou dráhu. Byly v nich zaregistrovány organické sloučeniny. Uvnitř měsíce se nachází tajemný zatím nevysvětlený zdroj energie. Tím se Enceladus dostává do kategorie pro nás nejzajímavějších vesmírných těles. Má všechny předpoklady pro vznik života.

Je téměř jisté, že k němu v budoucnu vyrazí pozemské sondy. Provrtají ledový krunýř, aby zjistily, jaká další tajemství skrývá jeho oceán a jaký mechanismus přispívá k jeho vnitřnímu ohřevu.

 

 

Prstenec E

Vodní páry, které unikají z jižního pólu Enceladu, se podílejí na vzniku Saturnova mlžného prstence E. Zásluhu na tom má nízká hmotnost a tedy i gravitace Enceladu. Úniková rychlost je na něm pouhých 866 km/h. Částečky, které jsou rychlejší, tedy mohou měsíc opustit a rozptýlit na oběžné dráze kolem Saturnu.

 

 

Prstenec E je jiný, než dalekohledy pozorovaná okrasa Saturnu (prstence A-D). Je daleko širší. Připomíná spíše mlžnou plochu, která se skládá z ledových a prachových částeček. Nacházíme v ní silikáty, oxid uhličitý a amoniak.

Jeho materiál se nemůže na oběžné dráze kolem Saturnu udržet déle než několik tisíc let. Je zjevně neustále doplňován výše popsanou geologickou aktivitou. Druhým mechanismem, který vynáší částečky hmoty z Enceladu na oběžnou dráhu Saturnu, jsou nárazy meteoritů a mikrometeoritů. Je to stejný princip, díky kterému vznikl velký prašný prstenec Saturnu, o kterém jsem psala v jednom z minulých blogů.

 

 

Zdroje: http://www.focus.de/wissen/weltraum/universum­nasa­sonde­cassini­taucht­in­eisige­wolke­von­saturnmond­ab_id_5042840.html, http://www.nasa.gov/image­feature/jpl/pia20013/enceladus, https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Saturn%27s_Rings_PIA03550.jpg, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PIA19656­SaturnMoon­Enceladus­Ocean­ArtConcept­20150915.jpg?, http://saturn.jpl.nasa.gov, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enceladus_,Feb._2010_PIA12564.jpg, http://www.nasa.gov/press/2015/march/spacecraft­data­suggest­saturn­moons­ocean­may­harbor­hydrothermal­activity, https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Saturn%27s_Rings_PIA03550.jpg, http://www.nasa.gov/feature/jpl/cassini­closes­in­on­enceladus­one­last­time, http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/?IDNumber=PIA08321, saturn.jpl.nasa.gov (http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/image­details.cfm?imageID=2026), http://futurezone.at/science/cassini­neue­bilder­vom­saturnmond­enceladus/161.464.978, http://www.n­tv.de/wissen/Cassini­verabschiedet­sich­von­Enceladus­article1661177,6.html, https://de.wikipedia.org/wiki/Enceladus_(Mond), C. C. Porco et al.: Cassini Observes the Active South Pole of Enceladus, Science (2006) 311, S. 1393–1401; doi:10.1126/science.1123013. Thorsten Dambeck: Eismond als Staubquelle. Bild der Wissenschaft, März 2006, S. 46–47. F. Postberg, S. Kempf, J. Schmidt, N. Brilliantov, A. Beinsen, B. Abel, U. Buck & R. Srama: Sodium salts in E­ring ice grains from an ocean below the surface of Enceladus, Nature 459, S. 1098–1101 (25. Juni 2009); doi:10.1038/nature08046.

 

Na iDNES publikováno 14. března 2016

 

Dana Tenzler

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občasným dotazům – ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Blog na iDNES provozuji ve svém volném čase pro radost.

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého – je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům.

YouTube
Zahady.info

You must be logged in to post a comment Login