Begravd under 20 kilometer is, det underjordiska havet av Enceladus – en av Saturnus månar – verkar vrida sig med strömmar som liknar dem på jorden.

Teorin, härledd från formen av Enceladus isskal, utmanar det nuvarande tänkandet att månens globala hav är homogent, bortsett från viss vertikal blandning som drivs av värmen från månens kärna.

Enceladus, en liten frusen boll med en diameter på cirka 500 kilometer (cirka 1/7 av diametern på jordens måne), är Saturnus sjätte största måne. Trots sin ringa storlek, Enceladus uppmärksammades av forskare 2014 när en förbiflygning av rymdfarkosten Cassini upptäckte bevis på dess stora hav under ytan och prover vatten från gejserliknande utbrott som sker genom sprickor i isen vid sydpolen. Det är en av få platser i solsystemet med flytande vatten (en annan är Jupiters måne Europa), vilket gör det till ett mål av intresse för astrobiologer som söker efter tecken på liv.

Havet på Enceladus är nästan helt olik jordens. Jordens hav är relativt grunt (i genomsnitt 3,6 km djupt), täcker tre fjärdedelar av planetens yta, är varmare på toppen från solens strålar och kallare i djupet nära havsbotten, och har strömmar som påverkas av vind; Enceladus, under tiden, tycks ha ett jordklotspännande och helt underjordiskt hav som är minst 30 km djupt och som kyls upptill nära isskalet och värms upp i botten av värme från månens kärna.

Trots deras olikheter, Caltech-studenten Ana Lobo (MS '17) föreslår att haven på Enceladus har strömmar som liknar dem på jorden. Arbetet bygger på mätningar av Cassini samt forskning av Andrew Thompson, professor i miljövetenskap och teknik, som har studerat hur is och vatten samverkar för att driva havsblandning runt Antarktis.

Enceladus och jordens hav delar en viktig egenskap:de är salta. Och som framgår av fynden publicerade i Naturgeovetenskap den 25 mars, variationer i salthalt kan fungera som drivkrafter för havscirkulationen på Enceladus, ungefär som de gör i jordens södra ocean, som omger Antarktis.

Lobo och Thompson samarbetade i arbetet med Steven Vance och Saikiran Tharimena från JPL, som Caltech förvaltar för NASA.

Gravitationsmätningar och värmeberäkningar från Cassini hade redan avslöjat att isskalet är tunnare vid polerna än vid ekvatorn. Områden med tunn is vid polerna är sannolikt associerade med smältning och områden med tjock is vid ekvatorn med frysning, säger Thompson. Detta påverkar havsströmmarna eftersom när saltvatten fryser, det släpper ut salterna och gör det omgivande vattnet tyngre, får den att sjunka. Motsatsen händer i smältområden.

"Att känna till fördelningen av is gör att vi kan sätta begränsningar på cirkulationsmönster, " förklarar Lobo. En idealiserad datormodell, baserat på Thompsons studier av Antarktis, föreslår att områdena med frysning och smältning, identifieras av isstrukturen, skulle kopplas samman av havsströmmarna. Detta skulle skapa en pol-till-ekvator-cirkulation som påverkar distributionen av värme och näringsämnen.

"Att förstå vilka regioner av det underjordiska havet som kan vara de mest gästvänliga för liv som vi vet att det en dag skulle kunna informera ansträngningar att söka efter tecken på liv, " säger Thompson.