Saturnus iskalla måne Enceladus är av stort intresse för forskare på grund av dess underjordiska hav, vilket gör det till ett främsta mål för dem som söker efter liv någon annanstans. Ny forskning ledd av Carnegies Doug Hemingway avslöjar fysiken som styr sprickorna genom vilka havsvatten bryter ut från månens isiga yta, ger dess sydpol ett ovanligt "tigerrandigt" utseende.

"Först sett av Cassini-uppdraget till Saturnus, dessa ränder är som inget annat känt i vårt solsystem, ", förklarade huvudförfattaren Hemingway. "De är parallella och jämnt fördelade, cirka 130 kilometer lång och 35 kilometer från varandra. Det som gör dem särskilt intressanta är att de ständigt bryter ut med vattenis, även när vi pratar. Inga andra isiga planeter eller månar har något liknande dem."

Arbetar med Max Rudolph från University of California, Davis och Michael Manga från UC Berkeley, Hemingway använde modeller för att undersöka de fysiska krafter som verkar på Enceladus som gör att tigerrandsprickorna kan bildas och förbli på plats. Deras resultat publiceras av Natur astronomi .

Teamet var särskilt intresserade av att förstå varför ränderna bara finns på månens sydpol men var också angelägna om att ta reda på varför sprickorna är så jämnt fördelade.

Svaret på den första frågan visar sig vara lite av en myntkastning. Forskarna avslöjade att sprickorna som utgör Enceladus tigerränder kunde ha bildats på båda polerna, södern råkade bara splittras upp först.

Enceladus upplever intern uppvärmning på grund av excentriciteten i dess omloppsbana. Det är ibland lite närmare Saturnus och ibland lite längre, vilket gör att månen blir lätt deformerad – sträckt och avslappnad – när den reagerar på jätteplanetens gravitation. Det är denna process som gör att månen inte fryser helt fast.

Nyckeln till bildandet av sprickorna är det faktum att månens poler upplever de största effekterna av denna gravitationsinducerade deformation, så inlandsisen är tunnast över dem. Under perioder av gradvis avkylning på Enceladus, en del av månens underjordiska hav kommer att frysa. Eftersom vatten expanderar när det fryser, när den isiga skorpan tjocknar underifrån, trycket i det underliggande havet ökar tills isskalet så småningom spricker upp, skapar en spricka. På grund av deras jämförelsevis tunna is, stolparna är mest mottagliga för sprickor.

Forskarna tror att sprickan uppkallad efter staden Bagdad var den första som bildades. (Ränderna är uppkallade efter platser som hänvisas till i berättelserna om Tusen och en natt , som också kallas Arabian Nights.) det frös inte bara till igen. Den höll öppet, tillåta havsvatten att spy från sin spricka som, i tur och ordning, orsakade att ytterligare tre parallella sprickor bildades.

"Vår modell förklarar det regelbundna avståndet mellan sprickorna, sa Rudolph.

De ytterligare sprickorna bildades av vikten av is och snö som byggdes upp längs kanterna av Bagdadsprickan när vattenstrålar från det underjordiska havet frös och föll ner igen. Denna vikt tillförde en ny form av tryck på inlandsisen.

"Det fick inlandsisen att böjas precis tillräckligt för att starta en parallell spricka cirka 35 kilometer bort, tillade Rudolph.

Att sprickorna förblir öppna och bryter ut beror också på tidvatteneffekterna av Saturnus gravitation. Månens deformation verkar för att hindra såret från att läka – upprepade gånger vidgas och minskar sprickorna och spola vatten in och ut ur dem – och förhindrar att isen sluter sig igen.

För en större måne, dess egen gravitation skulle vara starkare och förhindra att de ytterligare sprickorna öppnas hela vägen. Så, dessa ränder kunde bara ha bildats på Enceladus.

"Eftersom det är tack vare dessa sprickor som vi har kunnat ta prover och studera Enceladus underjordiska hav, som är älskad av astrobiologer, vi tyckte att det var viktigt att förstå de krafter som bildade och upprätthöll dem, "Sade Hemingway. "Vår modellering av de fysiska effekter som månens iskalla skal uppleva pekar på en potentiellt unik sekvens av händelser och processer som kan tillåta dessa distinkta ränder att existera."