När den svepte förbi sydpolen på Saturnus måne Enceladus den 14 juli 2005, Cassini fick högupplösta vyer av denna förbryllande isvärld. Från avstånd, Enceladus uppvisar en bisarr blandning av uppmjukade kratrar och komplex, spräckt terräng. Denna stora mosaik med 21 bilder har arrangerats för att ge en helskivavy av anti-Saturnus halvklotet på Enceladus. Denna mosaik är en vy i falska färger som framhäver de långa sprickorna – tigerränder – i blått. Kredit:NASA/JPL/Space Science Institute
Under det senaste decenniet, det internationella Cassini-uppdraget har avslöjat intensiv aktivitet på södra polen av Saturnus iskalla måne, Enceladus, med varma sprickor som ventilerar vattenrika jetstrålar som antyder ett underjordiskt hav. En ny studie, baserat på mikrovågsobservationer av denna region, visar att månen är varmare än väntat bara några meter under sin isiga yta. Detta tyder på att värme produceras över ett brett område i denna polära region och transporteras under skorpan, och att Enceladus reservoar av flytande vatten kanske lurar bara några kilometer under.
Under 2005, observationer från NASA/ESA/ASI Cassini-uppdraget avslöjade plymer av vattenånga och is som sprutade ut i rymden från Enceladus sydpol, den sjätte största månen i Saturnus. Dessa strålar kommer från de så kallade "tigerränderna" – fyra varma sprickor i månens isiga yta. Den salta sammansättningen av dessa strålar pekar på ett underjordiskt hav av flytande vatten som kan interagera med Enceladus steniga kärna, liknande havet under ytan som tros existera på Jupiters måne, Europa.
Många av Cassinis förbiflygningar av Enceladus har ägnat sig åt att förstå strukturen av det inre av denna fascinerande kropp och dess potentiellt beboeliga vattenreservoar. Nu, en studie baserad på data som samlades in under en nära förbiflygning 2011 indikerar att månens dolda hav kan vara närmare ytan än man tidigare trott.
"Under denna förbiflygning, vi fick den första och, tyvärr, endast högupplösta observationer av Enceladus sydpol vid mikrovågsvåglängder, " säger Alice Le Gall från Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observationer Spatiales (LATMOS), och Université Versailles Saint-Quentin (UVSQ), Frankrike. Alice är en associerad medlem av Cassini RADAR-instrumentteamet och huvudforskaren i den nya studien, publiceras idag i Natur astronomi .
"Dessa observationer ger en unik inblick i vad som pågår under ytan. De visar att de första metrarna under ytan av det område som vi undersökte, fastän vid en glacial 50-60 K, är mycket varmare än vi hade förväntat oss:troligen upp till 20 K varmare på vissa ställen, " tillägger hon
"Detta kan inte förklaras endast som ett resultat av solens belysning och, i mindre utsträckning, Saturnus värmer så det måste finnas en extra värmekälla."
Den detekterade värmen verkar ligga under ett mycket kallare lager av frost, eftersom ingen liknande anomali hittades i infraröda observationer av samma region - dessa undersöker temperaturen på ytan men är inte känsliga för vad som finns under.
Sydpolsområdet på Enceladus, den sjätte största månen i Saturnus, avbildad av Imaging Science Subsystem (ISS) på det internationella Cassini-uppdraget. Kredit:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; Erkännande:A. Lucas
Observationerna som används av Alice och hennes medarbetare täcker en smal, bågformad sträcka av det södra polarområdet, ca 500 km lång och 25 km bred, och ligger bara 30 km till 50 km norr om tigerrandssprickorna. På grund av operativa begränsningar av förbiflygningen 2011, det var inte möjligt att få mikrovågsobservationer av själva de aktiva frakturerna. Detta hade fördelen av att tillåta forskarna att observera att de termiskt onormala terrängerna i Enceladus sträcker sig långt bortom tigerränderna.
"Den termiska anomin vi ser vid mikrovågsvåglängder är särskilt uttalad över tre sprickor som inte är olik tigerränderna, förutom att de inte verkar vara källan till jetplan för tillfället, " säger Alice.
Dessa till synes vilande frakturer som ligger ovanför det varma, underjordiskt hav pekar på en dynamisk karaktär av Enceladus geologi:månen kan ha upplevt flera episoder av aktivitet på olika platser under sin tidigare historia.
Även om observationerna bara täcker en liten del av de södra polarterrängerna, det är troligt att hela regionen är varm under och Enceladus hav kan vara bara 2 km under den isiga ytan. Fyndet stämmer väl överens med resultaten av en nyligen genomförd studie, ledd av Ondrej Cadek och publicerad 2016, som uppskattade skorpans tjocklek på Enceladus. Med ett medeldjup på 18–22 km, isskalet verkar minska till mindre än 5 km vid sydpolen.
Alice och hennes medarbetare tror att den underjordiska värmekällan är kopplad till månens tidvattencykel längs dess excentriska bana runt Saturnus. Detta inducerar spänningskompressioner och deformationer på skorpan, leder till bildandet av förkastningar och sprickor samtidigt som de underjordiska skikten värms upp. I detta scenario, den tunnare isiga skorpan i sydpolsregionen är föremål för en större tidvattendeformation som, i tur och ordning, släpper ut mer värme och bidrar till att hålla underjordsvattnet i flytande form.
"Denna upptäckt öppnar nya perspektiv för att undersöka uppkomsten av beboeliga förhållanden på de isiga månarna på gasjätteplaneterna, säger Nicolas Altobelli, ESA:s projektforskare för Cassini–Huygens.
"Om Enceladus underjordiska hav verkligen är så nära ytan som denna studie indikerar, då kan ett framtida uppdrag till denna måne med ett isgenomträngande radarljudinstrument kanske upptäcka det."
