Enceladus to księżyc Saturna, który mocno przecieka. Webb to pokazał

Mimo stosunkowo niewielkich rozmiarów, siedem razy mniejszej średnicy niż Księżyc, Enceladus jest szóstym co do wielkości z aż 145 księżyców Saturna. Na zdjęciach wygląda jak śnieżka tu i ówdzie naznaczona niewielkimi lodowymi kraterami i pęknięciami skorupy (tzw. Tygrysie Pasy), które przypominają ziemskie grzbiety oceaniczne. Pod jego lodową powierzchnią kryje się prawdopodobnie spory wszechocean, o głębokości nawet 40 km, który odpowiada za aktywność skorupy, skutkującą wspomnianymi pęknięciami.

W pobliżu południowego bieguna tego księżyca znajdują się liczne gejzery, które wyrzucają w przestrzeń kosmiczną parę wodną, lodowe drobiny wymieszane z innymi związkami.

Enceladus, zdjęcie wykonane przez sondę Cassini. (fot: NASA)

Enceladus nie jest jedynym księżycem, gdzie takie zjawisko w Układzie Słonecznym zaobserwowano, ale z pewnością jest tym, który jest z nim wiązany i to nie bez powodu. Te wszystkie fenomeny Enceladusa poznaliśmy dzięki zakończonej już w 2017 roku misji sondy Cassini, która badała z bliska układ Saturna i ponad 20 razy przelatywała w pobliżu Enceladusa.

Czasem przyda się szersza perspektywa, a tę daje teleskop Webb

Czasem jednak przydaje się spojrzenie na to co już pozornie znamy jeszcze raz, ale z dalszej perspektywy, a taką zapewnić może dziś teleskop kosmiczny Webb, który już wsławił się obserwacjami gazowych planet gigantów w Układzie Słonecznym. Niedawno obserwował pierścienie Urana i to z tego typu fenomenem natury związek mają także obserwacje Enceladusa.

Enceladus obiega Saturna w odległości około 2/3 odległości Księżyca od Ziemi. Jednak czyni to znacznie szybciej, bo w ciągu jedynie 33 godzin. Można powiedzieć, że mniej więcej 10 razy szybciej niż Księżyc. Gdyby nasz naturalny satelita tak szybko przemieszczał się po niebie, to co mniej więcej półtora dnia mielibyśmy pełnię. Astronomowie nie byliby zadowoleni, gdyż Księżyc w pełni bardzo przeszkadza w obserwacjach słabych obiektów głębokiego nieba.

Pióropusz wydobywającej się z Enceladusa pary wodnej i drobin lodu, który widać na zdjęciu wykonanym przez teleskop Webb. We wstawce zdjęcie z sondy Cassini z widocznymi wyrzutami materii w poblizu bieguna. (fot: ESA)

Na Saturnie nie ma jednak astronomów, a przynajmniej o takich nam nic nie wiadomo. Enceladus krąży więc wokół Saturna, a wydobywająca się z jego gejzerów para wodna i drobiny lodu zasilają tak zwany pierścień E Saturna. To pierścień, który znajduje się w odległościach od 180 000 do 480 000 km od powierzchni planety. Woda z gejzerów Enceladusa dociera także do powierzchni Saturna modyfikując jako jedynej znanej nam planecie jej skład powierzchniowy. To tak, dla porównania, jakbyśmy mieli na Ziemi pyłowe burze, które składają się z księżycowego regolitu.

Skala wyrzutów pary wodnej z Enceladusa jeszcze większa niż sądzono

Najważniejsze jest jednak zasilanie pierścienia E. Ten mechanizm był nam już znany, ale dotychczas nie mieliśmy okazji zobaczyć na jak dużą skalę Enceladus wyrzuca parę wodną przez gejzery, które precyzyjniej powinniśmy nazywać kriowulkanami.

Dane z instrumentu NIRSpec teleskopu Webb pokazują skład wydobywającej się z Enceladusa materii. (fot: ESA)

Na najnowszych zdjęciach z Webba widać, że pióropusze parowe, które wydobywają się z Enceladusa sięgają prawie 10 tysięcy kilometrów od księżyca. Są dziesięć razy dłuższe niż dotychczas sądzono.

Gdy spojrzałem się na dane, na pierwszy rzut oka wydawały się one błędne. To było szokujące zobaczyć wodny pióropusz, który jest 20 razy większy niż sam księżyc” – Geronimo Villanueva z centrum lotów kosmicznych Goddarda NASA

Para wodna jest wyrzucana przez kriowulkany Enceladusa w tempie 300 litrów na sekundę. NASA porównuje to tempo z tempem napełniania basenu olimpijskiego. Enceladus zdołałby napełnić taki basen w kilka godzin, podczas gdy napełnienie strumieniem wody z węża ogrodowego trwałoby ponad dwa tygodnie.

Obejrzyj w

Tempo wyrzucania pary wodnej oraz szybki obieg Enceladusa wokół Saturna sprawia, że na orbicie tego księżyca tworzy się struktura o kształcie torusa (czy też donuta), co pokazuje powyższe wideo. Położenie wodnego torusa jest zbieżne z położeniem pierścienia E, który jednocześnie jest najszerszym jak i najodleglejszym od Saturna pierścieniem (jest jeszcze odleglejszy pierścień pyłowy powiązany z księżycem Febe, ale to trochę inna historia).

Pierścień E nie jest dostrzegalny łatwo z wyjątkiem sytuacji, gdy widzimy patrzymy się dokładnie na krawędź pierścieni. Taka sytuacja będzie miała miejsce w marcu 2025 roku.

Obecne obserwacje Enceladusa, jak i innych księżyców Saturna, w tym Tytana, nie są jedynie epizodycznym wydarzeniem w karierze teleskopu Webb. Istotne są bowiem obserwacje w domenie czasowej, czyli pokazujące nie tylko charakter zjawisk, które mają miejsce na orbicie Saturna, ale także to jak zmieniają się one w czasie.

Pierścienie Saturna nie są tworem stałym. I tak może być z pierścieniem E

Niedawno astronomowie doszli do wniosku, że pierścienie Saturna nie są starym tworem. Kiedyś uważano, że powstały jeszcze na etapie formowania się planety. Teraz uważamy, że powstały nie więcej niż 400 milionów lat temu. Mniej więcej wtedy, gdy na Ziemi mieliśmy epokę zwaną Dewonem, w której rośliny zaczęły rozprzestrzeniać się poza mokre otoczenia zbiorników wodnych.

Zdjęcie Saturna z teleskopu Hubble. Na pierścieniach widać plamki, które pojawiają się od czasu do czasu, a ich natura nie jest jeszcze wyjaśniona. Pierścienia E nie widać na tym zdjęciu. (fot: Hubble)

Co więcej, pierścienie Saturna nie są strukturą, która będzie trwać wiecznie. Można powiedzieć, że żyjemy w czasie, gdy pierścienie są już w drugiej połowie swojego istnienia. Za około 300 milionów, a być może jeszcze wcześniej, pierścienie zanikną. Dla nas to i tak niewyobrażalnie odległa przyszłość, ale skoro w Układzie Słonecznym tak ewoluują planety i ich pierścienie, to podobnie może być w innych układach planetarnych. Zrozumienie tego jak ewoluuje pierścień E dzięki obserwacjom Webba będzie istotnym wkładem do naszej teorii planet z pierścieniami.

Mamy szczęście, że trafiliśmy na czas, gdy Saturn tak pięknie się prezentuje.

Źródło: WebbTelescope, fot wejsciowe / ESA, inf. własna