عندما كاسيني وصلت المهمة إلى نظام زحل في عام 2004 ، واكتشفت شيئًا غير متوقع إلى حد ما في نصف الكرة الأرضية إنسيلادوس. من مئات الشقوق الموجودة في المنطقة القطبية ، تم رصد أعمدة من الماء والجزيئات العضوية بشكل دوري. كان هذا أول إشارة إلى أن قمر زحل قد يكون له محيط داخلي ناجم عن النشاط الحراري المائي بالقرب من حدود الوشاح الأساسي.
وفقا لدراسة جديدة على أساس كاسيني البيانات التي حصل عليها قبل الغوص في جو زحل في 15 سبتمبر ، ربما كان هذا النشاط مستمرًا لبعض الوقت. في الواقع ، خلص فريق الدراسة إلى أنه إذا كان قلب القمر مساميًا بما فيه الكفاية ، فإنه يمكن أن يولد حرارة كافية للحفاظ على محيط داخلي لمليارات السنين. هذه الدراسة هي أكثر المؤشرات المشجعة حتى الآن على أن الجزء الداخلي من إنسيلادوس يمكن أن يدعم الحياة.
ظهرت الدراسة التي حملت عنوان "تعزيز النشاط الحراري المائي المطول داخل إنسيلادوس" مؤخرًا في المجلة علم الفلك الطبيعي. قاد الدراسة Gaël Choblet ، الباحث في مختبر الكواكب والجيوديناميكية في جامعة نانت ، وشمل أعضاء من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، وجامعة تشارلز ، ومعهد علوم الأرض ومختبر الكيمياء الجيولوجية والكيميائية في الجامعة هايدلبرغ.
قبل كاسيني يعتقد العديد من أعضاء طيران إنسيلادوس ، أن سطح هذا القمر يتألف من الجليد الصلب. فقط بعد ملاحظة نشاط العمود الذي توصلوا إليه لإدراك أن لديها نفاثات مائية تمتد على طول الطريق إلى محيط الماء الدافئ في الداخل. من البيانات التي حصلت عليها كاسيني ، حتى أن العلماء كانوا قادرين على إجراء تخمينات مدروسة حول مكان هذا المحيط الداخلي.
في كل ما قيل ، إنسيلادوس هو قمر صغير نسبيًا ، يبلغ قطره حوالي 500 كم (311 ميل). بناء على قياسات الجاذبية التي يقوم بها كاسيني ، يعتقد أن محيطه الداخلي يقع تحت سطح خارجي جليدي على أعماق تتراوح من 20 إلى 25 كم (12.4 إلى 15.5 ميل). ومع ذلك ، فإن هذا الجليد السطحي يرتفع إلى حوالي 1 إلى 5 كم (0.6 إلى 3.1 ميل) فوق المنطقة القطبية الجنوبية ، حيث تنفث نفاثات الماء والجسيمات الجليدية من خلال الشقوق.
استنادًا إلى الطريقة التي يدور بها إنسيلادوس حول زحل مع تمايل معين (ويعرف أيضًا باسم libration) ، تمكن العلماء من إجراء تقديرات لعمق المحيط ، والتي يضعونها في 26 إلى 31 كم (16 إلى 19 ميل). كل هذا يحيط بنواة يعتقد أنها تتكون من معادن سيليكات ومعادن ، ولكنها مسامية أيضًا. على الرغم من كل هذه النتائج ، ظل مصدر الحرارة الداخلية سؤالًا مفتوحًا.
يجب أن تكون هذه الآلية نشطة عندما يكون القمر قد تشكل قبل مليارات السنين وما زالت نشطة اليوم (كما يتضح من نشاط العمود الحالي). كما أوضح الدكتور تشوبليت في بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية:
"حيث حصل إنسيلادوس على القوة المستدامة للبقاء نشيطًا كان دائمًا لغزًا ، لكننا درسنا الآن بمزيد من التفصيل كيف يمكن أن يلعب هيكل وتكوين قلب القمر الصخري دورًا رئيسيًا في توليد الطاقة اللازمة."
لسنوات ، تكهن العلماء بأن قوى المد والجزر الناتجة عن تأثير جاذبية زحل هي المسؤولة عن التسخين الداخلي لـ Enceladus. يُعتقد أيضًا أن الطريقة التي يدفع بها زحل ويسحب القمر أثناء اتباعه مسارًا بيضاويًا حول الكوكب هو ما يتسبب في تشوه قشرة إنسيلادوس الجليدية ، مما يسبب الشقوق حول المنطقة القطبية الجنوبية. يُعتقد أن هذه الآليات نفسها هي المسؤولة عن محيط المياه الدافئة الداخلية في أوروبا.
ومع ذلك ، فإن الطاقة الناتجة عن احتكاك المد والجزر في الجليد أضعف من أن تعوض فقدان الحرارة المرئي من المحيط. في المعدل الذي يفقد فيه محيط إنسيلادوس الطاقة إلى الفضاء ، سيتجمد القمر بأكمله في غضون 30 مليون سنة. وبالمثل ، فإن الانحلال الطبيعي للعناصر المشعة داخل القلب (الذي تم اقتراحه للأقمار الأخرى أيضًا) ضعيف أيضًا 100 مرة تقريبًا لشرح نشاط إنسيلادوس الداخلي ونشاط العمود.
ولمعالجة ذلك ، أجرى الدكتور تشوبليت وفريقه محاكاة لب إنسيلادوس لتحديد نوع الظروف التي يمكن أن تسمح بتسخين المد والجزر على مدى مليارات السنين. كما يذكرون في دراستهم:
"في حالة عدم وجود قيود مباشرة على الخواص الميكانيكية لجوهر إنسيلادوس ، فإننا نأخذ في الاعتبار مجموعة كبيرة من المعلمات لوصف معدل احتكاك المد والجزر وكفاءة نقل المياه عن طريق التدفق المسامي. يمكن النظر إلى النواة غير المدمجة في إنسيلادوس على أنها مادة حبيبية / مجزأة للغاية ، حيث من المحتمل أن يرتبط تشوه المد والجزر بالاحتكاك بين الحبيبات أثناء إعادة ترتيب الأجزاء. "
ما وجدوه كان ذلك من أجل كاسيني ولتحقيق هذه الملاحظات ، يجب أن يكون قلب إنسيلادوس مصنوعًا من صخور غير مسامية ، غير قابلة للتشوه ، يسهل اختراقها. يمكن أن تتخلل هذه النواة بسهولة عن طريق الماء السائل ، الذي قد يتسرب إلى النواة ويتم تسخينه تدريجيًا من خلال الاحتكاك الجزئي بين شظايا الصخور المنزلقة. بمجرد تسخين هذا الماء بدرجة كافية ، سوف يرتفع إلى أعلى بسبب اختلافات درجة الحرارة مع محيطه.
تقوم هذه العملية في نهاية المطاف بنقل الحرارة إلى المحيط الداخلي في أعمدة ضيقة ترتفع إلى صدفة إنسيلادوس الجليدية. وبمجرد الوصول إلى هناك ، فإنه يتسبب في ذوبان الجليد السطحي وتشكيل الشقوق التي تصل من خلالها الطائرات إلى الفضاء ، وتنسف المياه ، وجزيئات الجليد والمعادن المائية التي تعوض الحلقة الإلكترونية لزحل. كل هذا يتفق مع الملاحظات التي أدلى بها كاسيني ، ومستدام من وجهة نظر جيوفيزيائية.
وبعبارة أخرى ، فإن هذه الدراسة قادرة على إظهار أن العمل في قلب إنسيلادوس يمكن أن ينتج التدفئة اللازمة للحفاظ على محيط عالمي وإنتاج نشاط عمود. نظرًا لأن هذا الإجراء هو نتيجة لبنية النواة وتفاعل المد والجزر مع كوكب زحل ، فمن المنطقي تمامًا أنه حدث منذ مليارات السنين. لذلك ، بالإضافة إلى تقديم أول تفسير متماسك لنشاط عمود إنسيلادوس ، تعد هذه الدراسة أيضًا مؤشرًا قويًا على قابلية السكن.
كما فهم العلماء ، فإن الحياة تستغرق وقتًا طويلاً لتستمر. على الأرض ، يقدر أن الكائنات الحية الدقيقة الأولى نشأت بعد 500 مليون سنة ، ويعتقد أن المنافذ الحرارية المائية لعبت دورًا رئيسيًا في هذه العملية. استغرق الأمر 2.5 مليار سنة أخرى لتتطور أول حياة متعددة الخلايا ، وكانت النباتات والحيوانات البرية موجودة منذ 500 مليون سنة فقط.
إن معرفة أن أقمارًا مثل إنسيلادوس - التي لديها الكيمياء اللازمة لدعم الحياة - لديها أيضًا الطاقة اللازمة لبلايين السنين أمر مشجع للغاية. يمكن للمرء أن يتخيل فقط ما سنجده بمجرد أن تبدأ البعثات المستقبلية في فحص أعمدتها عن كثب!
