NASA objevila skryté teplo na ledovém měsíci Enceladus, které naznačuje život

Severní pól Saturnova měsíce Enceladus vykazuje významný tepelný tok, což vyvrací předchozí předpoklady, že tepelné ztráty jsou omezeny na jeho geologicky aktivní jižní pól. Severní pól Enceladu je na obrázku nahoře a snímek je otočen o 38 stupňů doleva. Fotografie byla pořízena ve viditelném světle úzkoúhlou kamerou kosmické sondy Cassini 27. listopadu 2016.

Nová studie vedená výzkumníky z Planetary Science Institute (PSI), Oxford University a Southwest Research Institute poskytla první důkazy o významném tepelném toku na severním pólu Enceladu a vyvrátila tak předchozí domněnky, že tepelné ztráty jsou omezeny na jeho aktivní jižní pól. Toto zjištění potvrzuje, že ledový měsíc vyzařuje mnohem více tepla, než by se očekávalo, kdyby byl pouze pasivním tělesem, a posiluje tak teorii, že by mohl podporovat život.

Enceladus, měsíc Saturnu, je vysoce aktivní svět s globálním, slaným podpovrchovým oceánem, o kterém se předpokládá, že je zdrojem jeho tepla. Přítomnost kapalné vody, tepla a vhodných chemických látek (jako je fosfor a složité uhlovodíky) znamená, že jeho podpovrchový oceán je považován za jedno z nejlepších míst ve Sluneční soustavě pro vývoj života mimo Zemi.

Tento podpovrchový oceán však může podporovat život pouze tehdy, pokud má stabilní prostředí, přičemž ztráty a zisky energie jsou v rovnováze. Tato rovnováha je udržována slapovým ohřevem: Saturnova gravitace natahuje a stlačuje Enceladus, když obíhá kolem planety, a vytváří tak teplo uvnitř. Pokud by Enceladus nezískal dostatek energie, jeho povrchová aktivita by se zpomalila nebo zastavila a oceán by nakonec mohl zamrznout. Příliš mnoho energie by naopak mohlo způsobit zvýšení oceánské aktivity, což by změnilo jeho prostředí.

„Pochopení toho, kolik tepla Enceladus ztrácí na globální úrovni, je klíčové pro zjištění, zda může podporovat život,“ uvedla autorka článku Carly Howettová, vedoucí vědecká pracovnice PSI a docentka Oxfordské univerzity. „Je opravdu vzrušující, že tento nový výsledek podporuje dlouhodobou udržitelnost Enceladu, což je klíčová složka pro rozvoj života.“

Doposud byla přímá měření tepelných ztrát z Enceladu prováděna pouze na jižním pólu, kde z hlubokých trhlin na povrchu vyvěrají dramatická oblaka vodního ledu a páry v podobě výtrysků. Naproti tomu severní pól byl považován za geologicky neaktivní.

Vědci s využitím dat ze sondy Cassini porovnali pozorování severní polární oblasti v hluboké zimě (2005) a v létě (2015). Tato data byla použita k měření toho, kolik energie Enceladus ztrácí ze svého relativně teplého (0 °C) podpovrchového oceánu, když teplo putuje jeho ledovou schránkou k chladnému povrchu měsíce (–223 °C) a poté je vyzařováno do vesmíru.

Modelováním očekávaných povrchových teplot během polární noci a jejich porovnáním s infračervenými pozorováními z přístroje CIRS (Cassini Composite InfraRed Spectrometer) tým zjistil, že povrch na severním pólu byl přibližně o 7 °C teplejší, než se předpokládalo. Tuto nesrovnalost lze vysvětlit pouze únikem tepla z oceánu pod ním. Naměřený tepelný tok (46±4 miliwatty na metr čtvereční) se může zdát malý, ale jedná se o zhruba dvě třetiny tepelných ztrát (na jednotku plochy) přes kontinentální kůru Země. Na celém Enceladu činí tato tepelná ztráta vedením přibližně 35 gigawattů: což je zhruba ekvivalent výkonu více než 66 milionů solárních panelů (výkon 530 W) nebo 10 500 větrných turbín (výkon 3,4 MW).

V kombinaci s dříve odhadovaným teplem unikajícím z aktivního jižního pólu Enceladu se celkové tepelné ztráty Enceladu zvýší na 54 gigawattů, což je číslo, které se velmi shoduje s předpokládaným tepelným příjmem ze slapového tření. Tato rovnováha mezi produkcí a ztrátami tepla silně naznačuje, že oceán Enceladu může zůstat tekutý po geologické časové horizonty a nabízet tak stabilní prostředí, kde by mohl potenciálně vzniknout život.

„Enceladus je klíčovým cílem při hledání života mimo Zemi a pochopení dlouhodobé dostupnosti jeho energie je klíčové pro určení, zda může podporovat život,“ uvedla hlavní autorka Georgina Milesová ze Southwest Research Institute a hostující vědecká pracovnice na katedře fyziky Oxfordské univerzity.

Nová studie omezila globální tok tepla vedením na Enceladu studiem sezónních teplotních výkyvů na jeho severním pólu (žlutě). Tyto výsledky v kombinaci s existujícími výsledky z jeho vysoce aktivní jižní polární oblasti (červeně) poskytují první pozorovací omezení pro výpočet energetických ztrát Enceladu (<54 GW) – což je v souladu s předpokládaným energetickým vstupem (50 až 55 GW) ze slapového ohřevu. To naznačuje, že současná aktivita Enceladu je dlouhodobě udržitelná – což je důležitý předpoklad pro vývoj života, jehož existence v jeho globálním podpovrchovém oceánu je pravděpodobně možná.

Podle výzkumníků bude dalším klíčovým krokem zjistit, zda oceán na Enceladu existuje dostatečně dlouho na to, aby se mohl vyvinout život. Jeho stáří je v současné době stále nejisté.

Studie také prokázala, že tepelná data lze použít k nezávislému odhadu tloušťky ledové skořápky, což je důležitý ukazatel pro budoucí mise plánující zkoumání oceánu na Enceladu, například pomocí robotických přistávacích modulů nebo ponorek. Zjištění naznačují, že tloušťka ledu je na severním pólu 20 až 23 kilometrů s průměrnou tloušťkou 25 až 28 kilometrů celkově, což je o něco více než uváděly předchozí odhady získané pomocí jiných technik dálkového průzkumu a modelování.

„Zjistit jemné teplotní rozdíly na povrchu způsobené tepelným tokem Enceladu z jeho denních a sezónních teplotních změn bylo náročné a umožnila to až prodloužená mise sondy Cassini,“ řekla Milesová. „Naše studie zdůrazňuje potřebu dlouhodobých misí k oceánským světům, které by mohly obsahovat život, a skutečnost, že data nemusí odhalit všechna jeho tajemství dříve než po desetiletích od jejich získání.“

Zdroj: https://www.psi.edu/blog/saturns-icy-moon-may-host-a-stable-ocean-fit-for-life-study-finds/ a https://scitechdaily.com/nasa-finds-hidden-heat-on-saturns-icy-moon-enceladus-hinting-at-life/

autor: František Martinek