Kredit:NASA/JPL/Space Science Institute
Radarobservationer av Saturnus månar, Mimas, Enceladus och Tethys, visa att Enceladus agerar som en "snökanon, " belägger sig själv och sina grannar med färskvatten-is-partiklar för att göra dem bländande reflekterande. Den extrema radarljusstyrkan pekar också på närvaron av "boomerang"-strukturer under ytan som ökar månarnas effektivitet när det gäller att återföra mikrovågssignalerna till rymdfarkosten. Resultaten kommer att presenteras vid EPSC-DPS Joint Meeting 2019 i Genève av Dr. Alice Le Gall.
Dr. Le Gall och ett team av forskare från Frankrike och USA har analyserat 60 radarobservationer av Saturnus inre månar, drar från den fullständiga databasen över observationer som Cassini-uppdraget tog mellan 2004 och 2017. De fann att tidigare rapportering om dessa observationer hade underskattat radarljusstyrkan med en faktor två.
Oskyddad av någon atmosfär, Saturnus inre månar bombarderas av korn av olika ursprung som förändrar deras ytsammansättning och textur. Cassini-radarobservationer kan hjälpa till att bedöma dessa effekter genom att ge insikter om renheten hos satelliternas vattenis.
Den extrema radarljusstyrkan är med största sannolikhet relaterad till gejsrarna som pumpar vatten från Enceladus inre hav till området där de tre månarna kretsar. Ultrarena vattenispartiklar faller tillbaka på själva Enceladus och faller ut som snö på de andra månarnas ytor.
Dr Le Gall, av LATMOS-UVSQ, Paris, förklarade:"De superljusa radarsignalerna som vi observerar kräver ett snötäcke som är åtminstone några tiotals centimeter tjockt. kompositionen ensam kan inte förklara de extremt ljusa nivåerna som registrerats. Radarvågor kan penetrera genomskinlig is ner till några meter och har därför större möjligheter att studsa av nedgrävda strukturer. Underytorna på Saturnus inre månar måste innehålla högeffektiva retroreflektorer som företrädesvis backscaddrar radarvågor mot sin källa."
Mosaik av Enceladus yta fångad av Cassini den 9 oktober 2008 från en höjd av 25 kilometer. Kredit:NASA/JPL/Space Science Institute
Saturnus måne, Mimas som visar mörka områden under ljusa kraterväggar och ränder på några av väggarna. Kredit:NASA/JPL/Space Science Institute
Mosaisk vy av Saturnus måne Tethys som visar Odysseus-kratern. Kredit:NASA/JPL/Space Science Institute
Boulder-strödd yta av Enceladus i sammanhanget av en vidvinkelkamerabild. Båda bilderna togs på en höjd av cirka 208 kilometer av Cassini-uppdraget. Kredit:NASA/JPL/Space Science Institute
Bladliknande drag som kallas penitentes, här observerad på Plutos yta, skulle ge den erforderliga reflektionseffektiviteten för radarljusstyrkan som ses vid Mimas, Tethys och Enceladus. Dock, det är inte klart att det finns tillräckligt med solenergi för att sublimera isen och bilda sådana strukturer. Kredit:NASA/JHUAPL/SwRI
Naturen hos dessa spridningsstrukturer förblir ett mysterium. Observationer av Enceladus har visat en mängd olika yt- och underjordsegenskaper, inklusive isblock, toppar, och täta samlingar av sprickor i ytan orsakade av termisk stress eller stötar. Dock, det har inte visats att dessa skulle orsaka den extrema radarljusstyrkan som observerades vid månarna.
Mer exotiska strukturer, såsom bladliknande drag som kallas penitentes eller skålformade fördjupningar i snön som kallas solkoppar, skulle ge den erforderliga reflektionseffektiviteten. Dock, det är inte klart att det finns tillräckligt med solenergi för att sublimera isen och bilda sådana strukturer.
Dr Le Gall och kollegor har nu utvecklat en serie modeller för att testa om specifika former fungerar som effektiva retroreflektorer eller om slumpmässiga spridningshändelser orsakade av sprickor i ytan kombineras för att förbättra reflektionen av signalen tillbaka mot rymdfarkosten.
"Än så länge, vi har inget definitivt svar, " sade doktor Le Gall. "Men, att förstå dessa radarmätningar bättre kommer att ge oss en tydligare bild av utvecklingen av dessa månar och deras interaktion med Saturnus unika ringmiljö. Detta arbete kan också vara användbart för framtida uppdrag att landa på månarna."
