Місяць Енцелада Сатурна зачаровує вчених з тих пір Вояджер 2 Місія пройшла через систему в 1981 році. Таємниця лише поглибилася з моменту приходу Кассіні зонд 2004 року, який включав відкриття чотирьох паралельних, лінійних тріщин навколо південної полярної області. Ці риси отримали прізвисько «Тигрові смуги» через їх зовнішній вигляд і те, як вони виділяються з решти поверхні.
З часу їх відкриття вчені намагалися відповісти, що це таке, і що їх створило в першу чергу. На щастя, нові дослідження під керівництвом Інституту Карнегі виявили фізику, що керує цими тріщинами. Сюди входить, як вони пов’язані з поривом лунної активності, чому вони з’являються навколо південного полюса Енцелада та чому інші тіла не мають подібних рис.
Дослідження, яке нещодавно з’явилося в журналі Природа Астрономія, очолив Дуг Хемінгуей - науковий співробітник Карнегі з відділу наземного магнетизму Інституту. До нього приєдналися учені планети Максвелл Рудольф з Каліфорнійського університету Девіс та Майкл Манга з Каліфорнійського університету Берклі.
Заради свого дослідження команда використовувала геофізичні моделі Енцелада для дослідження фізичних сил, які дозволили смугам Тигра сформуватися та залишатися на місці з часом. Особливий інтерес викликала причина, коли ці смуги присутні лише на південному полюсі Місяця і чому вони настільки рівномірно розташовані. Як пояснив Хемінгуей:
«Ці смуги вперше помічені місією Кассіні до Сатурна, як ніщо інше, що відомо в нашій Сонячній системі. Вони паралельні та рівномірно розташовані, довжиною близько 130 кілометрів та 35 кілометрів. Особливо цікавим є те, що вони постійно вивергаються водяним льодом, навіть якщо ми говоримо. Жодна інша крижана планета чи місяць не має подібного до них. "
Відповідь на перше питання виявилася досить цікавою. Мабуть, моделі показали, що тріщини, що утворюють смуги, могли утворюватися на будь-якому полюсі, вони просто сформувалися спочатку на південному полюсі. Причина їх існування, з іншого боку, пов'язана з взаємодією Енцелада з Сатурном і ексцентриситетом його орбіти.
Щоб розбити його, Енцеладу потрібно трохи більше доби (1,37, якщо бути точним), щоб виконати одну орбіту Сатурна. Через орбітальний резонанс середнього руху 2: 1, він має сусідню Діону, Енцелад переживає деяку ексцентриситет на своїй орбіті (0,0047), проходячи від 236 918 км (147,214 миль) до найближчого (періапсису) до 239,156 км (148 605 миль) ) в його найдальшому (апоапсис).
Цей ексцентриситет змушує Енцелада розтягуватися та згинатися, що призводить до внутрішнього нагріву та геотермальної активності. Цей процес дозволяє Енцеладу підтримувати внутрішній океан на його кордоні. Саме на полюсах найбільше відчуваються найбільші наслідки цієї гравітаційно-індукованої деформації, що призводить до того, що крижаний покрив тут стає тоншим і утворюються тріщини.
Цей процес також призводить до періодів похолодання, за цей час частина підземного океану Енцелада замерзне. Тане відтавання та замерзання призведе до того, що крижаний покрив знизу загусне та тонкий, спричиняючи зміни тиску, що призводять до тріщин. Оскільки крижаний покрив тонший на стовпах, він найбільш чутливий до розтріскування, що веде до смуг Тигра.
Ці особливості беруть свої назви з міст, які представлені в арабському збірнику народних казок Аравійські ночі: Олександрійський Салькус, Каїрський Салкус, Багдадський Салкус і Дамаський Сулкус. Команда вважає, що першими з’явилися тріщини Багдада Сулку, і після цього знову не замерзли. Це дозволило водяним струмам вивергатися зсередини, що в результаті призвело до формування ще трьох паралельних тріщин.
В основному, після того, як зливи води, що розпорошуються з поверхні Місяця, вони будуть замерзати в просторі і переноситися як сніг на поверхню. Коли сніг накопичувався по краях багдадської тріщини, накопичена вага додала ще одного джерела тиску на крижану кригу. Як пояснив Макс Рудольф, це пояснюється не лише тим, як формуються ці тріщини, але й тому, що вони йдуть паралельно одна одній.
"Наша модель пояснює регулярне відстань тріщин", - сказав він. "Це призвело до того, що крижаний покрив згинув достатньо, щоб здійснити паралельну тріщину в відстані 35 кілометрів"
Цей же механізм пояснює, чому тріщини Енцелада залишаються відкритими і продовжують вивергатися за допомогою шлейфу води. Припливна взаємодія Місяця із Сатурном призводить до постійного циклу розтягування та згинання. Це запобігає закриттю тріщин і, натомість, забезпечує їх регулярний малюнок розширення та звуження.
Що стосується того, чому це відбувається на Енцеладі, а не на інших місяцях - як Ганімед, Європа, Титан та інші «океанські світи», - це зменшується. Більші місяці мають більшу силу тяжкості, що запобігає відкриттю переломів, спричинених припливними взаємодіями, аж до внутрішніх приміщень. Отже, Енцелад - єдиний відомий крижаний місяць, де можуть траплятися смуги тигра. Як Хемінгуей характеризував це:
"Оскільки саме завдяки цим тріщинам нам вдалося відібрати і вивчити підземний океан Енцелада, який улюблений астробіологами, ми подумали, що важливо зрозуміти сили, які їх формували і підтримували. Наше моделювання фізичних ефектів, спричинених крижаною оболонкою Місяця, вказує на потенційно унікальну послідовність подій і процесів, які могли б забезпечити існування цих відмітних смуг ».
У наступні десятиліття можна сподіватися, що ще одна місія може бути надіслана до системи Сатурна для більш детального вивчення Енцелада. Вже зараз дані, отримані Кассіні підтвердив, що шлейфи, що вивергаються з його тріщин, містять органічні молекули. Майбутні місії намагатимуться встановити, чи існує позаземна життя і під крижаною поверхнею Місяця.
