Ilona
17 °C
33 °C

Megfejtették az Enceladus gejzírjeinek titkát

2008.03.03. 09:57
A Szaturnusz jégholdján megfigyelt, régóta kutatott anyagkidobódások kialakulását és pontos folyamatát magyarázhatja meg egy nemrég napvilágot látott elmélet – írja a hirek.csillagaszat.hu.

Az Enceladus a Szaturnusz hatodik legnagyobb holdja, melyet William Herschel fedezett fel 1789-ben. A bolygó legkülső, úgynevezett E-gyűrűjében keringő égitest felszínét vízjég borítja, ami már önmagában érdekessé teszi a holdat. De a jéghold akkor került igazán a kutatók érdeklődésének középpontjába, amikor a Cassini űrszonda 2005-ben különös anyagkilövelléseket figyelt meg a déli pólus környékén. Az Enceladusról készített felvételek részletes elemzése során kiderült, hogy a déli poláris régiók geológiailag igen aktív területek: a mélyből keskeny hasadékokon keresztül gyakran törnek elő hatalmas gejzírek. Az így kidobódó anyag egy része visszahull a felszínre, míg a többi kijut a világűrbe.

A tudósok eleinte azt gondolták, hogy a kilövellt anyaga tisztán vízjégből ill. vízgőzből áll, ezt az elméletet azonban hamarosan el kellett vetni. A mérések alapján ugyanis kis mennyiségben többféle gázt is (szén-dioxid, metán, ammónia, nitrogén) azonosítottak a kidobódott anyagfelhőben – ezeket a gázokat pedig alacsony nyomáson a folyékony víz nem képes felvenni. A planetológusoknak sikerült megoldást találniuk: eszerint a gejzírek anyaga vízgőz és jégszemcsék keveréke. Az apró jégdarabok a gázokat megkötő kristályos vegyület robbanásszerű elbomlásából származnak. A teória szerint az űrbe kijutó szemcsék egyben az E-gyűrű anyagának egyik forrásaként is szolgálnak.

Az Enceladus déli oldala a Cassini felvételén; a kék színű repedések jelzik az aktív területeket (NASA JPL).

Továbbra is feltáratlan maradt azonban a kitörési folyamatok pontos leírása, valamint az a későbbi megfigyelési eredmény, mely szerint a szilárd szemcsék kidobódási sebessége jóval kisebb, mint a vízgőzkomponensé. Ezekre a kérdésekre is megfelelő magyarázattal szolgálhat N. Brilliantov (University of Leicester) és német kollégái friss közleményükben kifejtett elképzelése. Elméletük szerint a kilövellés során fellépő sebességkülönbséget nem a felhőben lévő vízgőzcseppek és jégszemcsék kölcsönhatása okozza, hanem még korábbi, kidobódás előtti folyamatok.

A kutatók vizsgálata alapján a déli pólust átszelő hasadékok nem egyenletes szélességűek, hanem bizonyos részeiken nagy mértékben elkeskenyedhetnek. Ezeken a helyeken a vízgőz hőmérséklete és nyomása hirtelen lecsökken, ami lehetővé teszi a jégszemcsék kondenzáció általi kialakulását, s így a gőz-jég keverék létrejöttét. A megfigyelt kidobódási sebességhez szükséges gőznyomás alapján számolt hőmérsékleten az Enceladus fagyott felszíne alatt egyensúlyi állapotban lévő, folyékony vízből, vízgőzből és jégből álló keverék létezhet.

Fantáziakép egy enceladusi gejzírről (Michael Carroll/www.stock-space-images.com)

Ezek a különleges körülmények teszik lehetővé, hogy a vízgőz gyors kiáramlása során jégszemcséket is magával ragadhasson. A szemcsék folyamatosan ütköznek a hasadékok falaival, így a fellépő súrlódás lelassítja mozgásukat, még a felszínre érés előtt. A lassulás annál nagyobb mértékű, minél nagyobb a szemcse. Az elmélet alapján végzett számítások visszaadják a kidobódó anyagfelhők megfigyelt szerkezetét, valamint az E-gyűrűt alkotó részecskék méreteloszlását is.