אנסלדוס – ממצאים חדשים. חלק ב'

מבין ירחיו של שבתאי, לאחר טיטן אנסלדוס הפך לירח המסקרן ביותר מבחינה גיאולוגית. ככל שהגיעו יותר תצלומים, כך גדל יותר ויותר העניין בו

טמפרטורת הקרקע

הקסיני ביצעה גם מדידות חום של הקרקע בפרט בקוטב הדרומי באזור “רצועות הנמר” ונמצאו הבדלים חומניים בין אזורים שונים ושינויים לאורך זמן. המדידות המדווחות כאן הן על פי סדר כרונולוגי.

1.מדידות ב- 14.7.2005. נמדדו קרינות חום באורכי גל בין 9-16.5 מיקרון ממרחק של 84,000 ק”מ. הטמפרטורה בקו המשווה C ° 193 -. הטמפרטורה בקוטב הדרומי גבוהה ב-° 15 ממה שציפו. המדידות הספקטרליות העלו את האפשרות שאזורים קטנים בקוטב הם חמים יותר C ° 163-. ההתאדות של קרח המים החם יחסית יצרה כנראה את ענן המים שהתגלה מעל הקוטב הדרומי על ידי מכשירים אחרים של החללית.קשה להסביר זאת בחימום הבא מאור השמש המחמם את הקרקע.ההערכה שהיא שחייב להיות מקור חום פנימי הבא בתוך הירח עצמו (21).

2. במדידה אחרת נמדדה מסביב לקוטב הדרומי טמפרטורה של C °163 -. בשאר חלקי הירח הטמפרטורה היתה C ° 198- (22).

3.טוות הטמפרטורות באזור “רצועות הנמר” היה C ° 202 – C° 187-. ככל שמתרחקים מאזור זה הטמפרטורה יורדת. יש להביא בחשבון שטווח אי הוודאות הולך וגדל ככל שמתרחקים מ”רצועות הנמר” המדידות העלו את האפשרות כי ברצועות צרות ברוחב מאות מטרים לאורך “רצועות הנמר” הטמפרטורה הגיעה ל-C ° 128-  4. (מקור 23)

טמפרטורות גבוהות מעל “רצועות הנמר” C °183- C °201 -. גם כאן טווח אי הוודאות של המדידה גדל ככל שמתרחקים מהאזור החם ביותר. לגבי אזורים אחרים ההערכה היתה שברצועות צרות ברוחב מאות מטרים לאורך “רצועות הנמר, הטמפרטורה הגיעה ל- C°128- (24).

5.בהשוואת טמפרטורות בין תצפית יולי 2005 לתצפית נובמבר 2006 התברר כי הבדלי הטמפרטורות הם קטנים למאוד, מה שמעיד על כך שאזור הקוטב הדרומי המשיך להיות פעיל וכי רובו של החום בא מ”רצועות הנמר עצמן” (25).

6. מדידות ב- 12.3.2008 ב- Damascus Sulcus. נמדדה טמפרטורה של C °93-. באזורים אחרים הטמפרטורה היתה מתחת ל- C °201- ( 26).

מקורות חום

מבין החוקרים היו מי שהשוו את האוקיינוס התת-קרקעי של אנסלדוס לאגם ווסטוק הכלוא 3.6 ק”מ מתחת למעטה הקרח של אנטרקטיקה.אגם זה נמצא עמוק בתוך הירח או סמוך לפני השטח (27). השאלה המתבקשת היא מה מביא להתחממותם של המים ולפריצתם החוצה. ברור שדבר מה מתרחש מתחת לקרקע. מאחר שהגייזרים פורצים החוצה דרך “רצועות הנמר” המסקנה המתבקשת היא שבקניונים אלה נמצאים פתחי יציאה למים. לעומת זאת לא נצפו גייזרים של קרח או הרי געש פולטי קרח.המחסור באמוניה ופליטת נפחים של אדי מים מעלים את האפשרות לוולקניזם של מים טהורים (4).

על פי אחד ההסברים מקורו של החום הפנימי הוא בגיאומטריה של מסלול הירח שסביב שבתאי. מסלול אקסצנטרי ומרחקו משבתאי משתנה כפונקציה של מיקומו במסלול סביב שבתאי.בשל המרחקים המשתנים נוצרים גלי גיאות הגורמים לירח להתכווץ ולהימתח. החיכוך הפנימי הנוצר בשל כך יוצר חום, תהליך שעל פי הערכה יכול להתקיים רק כאשר קיים אוקיינוס המפריד בין קליפת הקרח של הירח לבין הגרעין הסיליקטי שלו.ללא סיכוך ( lubrication) זה הירח יהיה קשיח מדי בכדי להימתח ולהתכווץ.התברר שהחום הנפלט מהירח מהיר יותר מקצב היווצרותו. אם האקסצנטריות של המסלול בעבר היתה כמו היום, הירח היה קופא לחלוטין וחום הגיאות היה נפסק.מכיון שכל הסימנים מעידים על נוכחות אוקיינית הועלתה האפשרות שבאוקיינוס זה נמצאת כמות גדולה של מלחים ואמוניה המורידים את נקודת הקיפאון.יתכן שהאוקיינוס עצמו יוצר גיאות של חום בכך שהוא חובט קדימה ואחורה בדומה למה שעושה הגיאות האוקיינית על כדור הארץ. במקרה כזה הירח לא יוכל ליצור לאורך זמן חום זה כדי ליצור נוכחות אוקיינית בימינו. יש על כן להביא בחשבון שהירח היה בעבר במסלול אקסצנטרי יותר. על פי אחד המודלים שהוצעו, אם האקסצנטריות של המסלול היתה גדולה פי 3 מהמסלול הנוכחי, גיאות החום היתה מספיקה כדי לשמור על אוקיינוס לאורך זמן (28).

מקור חום נוסף הוא התהודה ( resonance) של אנסלדוס עם ירח אחר של שבתאי, דיון.זמן הקפה אחת של דיון מסביב לשבתאי שווה לשתי הקפות של אנסלדוס. תהודה זו גורמת למסלול אקסצנטרי של אנסלדוס המוביל ל”סחיטה” נוספת ומתמשכת על ידי כוח המשיכה של שבתאי (29).

מבנה פנימי

בכדי להסביר את פשר הגייזרים בכוכב כה קטן נבנה מודל המנסה לתת מענה לשאלה זו. על פי מודל זה, זמן קצר לאחר היווצרותו של הירח חלה בתוכו התפרקות מהירה של חומרים רדיואקטיביים שהביאו להתחממות מהירה וארוכה טווח של פנים הירח הנמשכת עד היום. תמיכה במודל זה נמצאה בעובדה שגייזרים אלה מכילים מולקולות הדורשות התחממות גבוהה. על פי מודל זה אנסלדוס החל כתערובת של קרח וסלע שהיו בו איזוטופים רדיואקטיביים של אלומיניום וברזל המתפרקים במהירות. התפרקות זו נמשכה כ-7 מליון שנה והיא לוותה בשחרור כמויות גדולות של חום. התוצאה היתה התגבשות הסלע סמוך לגרעין המכוסה בקליפת קרח. החומר השאריתי של החומר הרדיואקטיבי שהתפרק באיטיות, המשיך לחמם ולהתיך את פנימו של הירח במשך מיליארד שנים במקביל לכוחות הגיאות של שבתאי.

מודל זה יכול לתת הסבר לכך שאנסלדוס יכול להפיק כימיקלים בתוך הגייזרים. אלה הכמויות הקטנות של חנקן, מתאן, CO2.פרופאן ואצטילן. ההפתעה היתה מנוכחות החנקן. ההערכה היא שהחנקן הוא תוצר להתפרקות אמוניה בתוך הירח, במקום בו נפגשים הגרעין החם והמים הנוזלים שמסביב. התפרקות חומנית של אמוניה דורשת טמפרטורה של C °577, תלוי באם נמצאים זרזים כמו מינרלים חרסיתיים. הבעייתיות שבמודל ההתפרקות הרדיואקטיבית וכוחות הגיאות של שבתאי שאין הם יכולים להסביר טמפרטורות כה גבוהות, מפרקי האמוניה כן יכולים להסביר את תופעת הגייזרים (0 3).מבין החוקרים היו שהעלו את האפשרות שלאנסלדוס גרעין של סלע מותך בטמפרטורה של C ° 1100 (31 ).

טקטוניקה

עדויות מסיביות לעוצמתה של הטקטוניקה החלו להתברר משעה ששודרו ארצה תצלומים ברזולוציה גבוהה. תצלום 10351PIA מראה את הקרקע הקדומה והכתושה של אנסלדוס.בתצלום זה נראים, חריצים ארוכים ומספר גדול של סדקים מקבילים וצעירים החוצים מכתשים. קוטרם של המכתשים 2 ק”מ ועומקם מאות מטרים (32). תצלום 10352PIA הוא מאזור צעיר יותר ב”רצועות הנמר”.ברצועות אלה נמצאים חריצים עמוקים ומסביבם שני רכסים. לרצועות עצמן אין כמעט תבליט.גובהם של הרכסים 75-200 מטר ועומק החריצים שביניהם 150-300 מטר. רכסים לאורך אזור הקוטב עברו דפורמציה וגובהם 1 ק”מ (33).

מכלול התצלומים בעלי הרזולוציה הגבוהה מראה שקרום הקרח של אנסלדוס מתרחב, דומה מבחינת הטקטוניקה שלו לטקטוניקה הארצית, אבל עם מספר הבדלים ייחודיים.התרחבות באנסלדוס היא לכיוון אחד.
התהליך לא מובן, אך אפשר להבחין בהסתעפויות ובבניית הרים דומה למתרחש על כדור הארץ, מה שמעלה את האפשרות לחום תת-קרקעי ולזרמי קונבקציה.”רצועות הנמר” דומות לרכסים המרכז אוקיניים של כדור הארץ, מקומות בהם חומר וולקני מתרומם כלפי מעלה ויוצר קרום חדש.בהסתמך על המפות החדשות של הקוטב הדרומי נבנתה מפה היסטורית של “רצועות הנמר” בתהליך ממוחשב השקעים הוזזו אחורה בזמן תוך הסרת מקטעים קדומים יותר ויותר של המפה. בכל פעם נמצא שהמקטעים שנשארו מתחברים ביחד כמו תצריף (puzzle).

צילומי התקריב העלו גם את האפשרות שההתעבות (condensation) מהתפרצויות הגייזרים יוצרת מעין פקקים של קרח הסותמים פתחי יציאה ישנים וגורמים להיווצרותם של פתחים חדשים. פתיחה וסגירה אלה מראים שהגייזרים משתנים מחודש לחודש ומשנה לשנה. הסדקים לא רק שהם נפתחים ונסגרים, אלא הם גם נודדים למעלה ולמטה לאורך הסדקים במשך הזמן.

במהלך הזמן החלקיקים חוזרים לקרקע ויוצרים מעטה רציף של קרח לאורך הסדקים. מכלול אדי המים, החומרים האורגניים והחום המשתחרר מהקוטב הדרומי מעלים את האפשרות לסביבת חיים פוטנציאלית מתחת לקוטב הדרומי (34). הטקטוניקה לרבות מבנה התבליט שנמצאו דומים לחבל ארץ תת-מיימי אוקייני במזרח האוקיינוס השקט, מקום הנקרא East Pacific Rise W °104 N ° 9.5 (35, 36, 37).

מקורות

21.PIA06432: Enceladus temperature map
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06432

22.Klotz I. M.-“Saturn moon spews fountains” 1.12.2005
http://dsc.discovery.com/news/briefs/20051128/enceladus_spa-5print.html

23.PIA07793: Searching for warmth
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07793

24. PIA07794: Searching for warmth
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07794

25.PIA09037: Enceladus keeps the home fires burning
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09037

26.PIA10361:Jets spots tiger stripes
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10361

27.”A look at Enceladus’ plume” 7.2.2008
http://saturn.jp.nasa, gov/ multimedia images/image-details.cfm?ID=2944

28.Schriber M.-“Ocean on Enceladus may be short lived” 23.6.2008
http://www.saturndaily.com/reports/ Ocean_ On_ Enceladus _May _ Be_ Short_ Llived_999.html

29.”Hot spots on Enceladus causes plumes” 18.12.2007
http://www.saturndaily.com/reports/ Hot_ Spots_ On_ Enceladus_ Causes_ Plumes_999.html

30.”A hot start might explain gesers on Enceladus” 12.3.2007
http://www.spaceflightnow.com/news/n703/12enceladus/

31.Black R.-“Saturn moon best bet for life”
http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/4895358/stm

32.PIA10351: Ancient cratered terrain on Enceladus –A complex deformation history
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10351

33.PIA10352: Tiger stripes on Enceladus –Fracture zones and plumes sources
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10352

34.”Saturn dynamic moon Enceladus shows more signs of activity” 16.12.2008
http://www.saturndaily.com/reports/ Saturn_ Dynamic_ Moon_ Enceladus_ Shows_ More_ Signs_ Of_ Activity_999.html

35.PIA11138: Spreading ridge transforms on enceladus
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA111138

36.PIA11139: Enceladus offset spreading center
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11139

37.PIA11140:Ancient terrain on Enceladus
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11140