Hoe Enceladus aan zijn vreemde tijgerstrepen kwam

Enceladus
Deze verbeterde kleurenopname van de Saturnusmaan Enceladus laat het gebied aan de zuidpool zien. Daar spuwen stralen materiaal vanuit lange schuren omhoog. Deze scheuren worden tijgerstrepen genoemd. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

De kleine bevroren maan Enceladus van Saturnus is een vreemde wereld. De maan is slechts 500 kilometer in doorsnede. Men neemt aan dat de maan een buitenste schil van ijs heeft die een ondergrondse oceaan bedekt die ongeveer 30 kilometer onder het oppervlak, bovenop een rotsachtige kern ligt. Over de zuidpool van Enceladus lopen parallel aan elkaar vier rechte spleten oftewel tijgerstrepen waaruit water ontsnapt. Deze spleten kennen hun gelijke niet in het zonnestelsel.

Onderzoekers wilden weten waarom deze uitbarstingen zich aan zuidpool van Enceladus bevinden en niet ergens anders, hoe deze uitbarstingen zich in stand kunnen houden gedurende langere tijd en waarom deze uitbarstingen afkomstig zijn uit regelmatig van elkaar gescheiden barsten.

De onderzoekers van het Carnegie Institute for Science en de universiteit van Berkeley denken dat ze nu een goede verklaring hebben gevonden voor de strepen op Enceladus. Ze hebben numerieke modellering toegepast om de krachten die op het ijs van Enceladus worden uitgeoefend, beter te begrijpen.

De zwaartekracht van Saturnus zorgt voor getijdenwerking op Enceladus en dat leidt weer tot opwarmen en afkoelen van de kleine maan. Deze krachten zijn aan de polen het grootst. Als vloeibaar water bevriest onder de buitenste laag ijs dan zet het uit waardoor er druk wordt uitgeoefend op het ijs totdat het scheurt.

De oppervlaktetemperatuur van Enceladus is ongeveer -200 °C dus als er zich een scheur vormt in het ijs dan verwacht je dat die ook weer snel bevriest. Echter aan de zuidpool blijven deze scheuren open en reiken ze in feite tot aan de vloeibare oceaan eronder.

Dat komt omdat het vloeibare water in de scheur door getijdenkrachten die door de zwaartekracht van Saturnus worden opgewekt en waarbij de energie als hitte vrijkomt, wordt gesmeerd en gemengd. Dit zorgt ervoor dat het ijs niet kan bevriezen en de scheur dus open blijft.

De vrijkomende druk uit de scheuren zorgt ervoor dat er op andere plekken, zoals op de noordpool, geen nieuwe scheuren ontstaan. Maar op hetzelfde moment valt water dat uit de scheuren wordt geblazen als ijs terug op de randen van de scheuren waardoor die een beetje gaan doorzakken. Dit zorgt er voor dat het ijs doorbuigt en volgens de berekeningen van de astronomen is dit net genoeg voor het ontstaan van de parallelle scheuren een beetje verderop.

Volgens de onderzoekers verklaart hun model heel goed de regelmatige spreiding van deze parallelle scheuren.

Het onderzoek is gebaseerd op data die zijn verkregen met behulp van de Cassini ruimtesonde van de NASA/ESA. Het onderzoek werd mede door NASA en de National Science Foundation gefinancierd.

Bron: “Cascading parallel fractures on Enceladus” by Douglas J. Hemingway, Maxwell L. Rudolph and Michael Manga, 9 December 2019, Nature Astronomy.

 

 

Eerste publicatie: 14 december 2019
Bron: SciTechDaily en anderen