Saturns måne Enceladus har betagende forskere lige siden Voyager 2 mission passeret gennem systemet i 1981. Mysteriet er kun uddybet siden ankomsten af Cassini sonde i 2004, som omfattede opdagelsen af fire parallelle, lineære sprækker omkring den sydlige polare region. Disse funktioner fik tilnavnet "Tiger Stripes" på grund af deres udseende og den måde, de skiller sig ud fra resten af overfladen.
Siden deres opdagelse har forskere forsøgt at svare på, hvad disse er, og hvad der skabte dem i første omgang. Heldigvis har ny forskning ledet af Carnegie Institute of Science afsløret fysikken, der styrer disse sprækker. Dette inkluderer, hvordan de er relateret til månens plysaktivitet, hvorfor de vises omkring Enceladus 'sydpol, og hvorfor andre organer ikke har lignende funktioner.
Undersøgelsen, der for nylig blev vist i tidsskriftet Naturastronomi, blev ledet af Doug Hemingway - en Carnegie-stipendiat med Instituttets Department of Terrestrial Magnetism. Han blev sammen med planetforskere Maxwell Rudolph fra University of California Davis og Michael Manga fra University of California Berkeley.
Af hensyn til deres undersøgelse anvendte teamet geofysiske modeller af Enceladus for at undersøge de fysiske kræfter, der gjorde det muligt for Tiger Stripes at dannes og forblive på plads over tid. Af særlig interesse var grunden til, at disse striber kun er til stede på månens sydpol, og hvorfor de er så jævnt fordelt. Som Hemingway forklarede:
”Først set af Cassini-missionen til Saturn er disse striber som intet andet kendt i vores solsystem. De er parallelle og jævnt fordelt, cirka 130 kilometer lange og 35 kilometer fra hinanden. Det, der gør dem specielt interessante, er, at de kontinuerligt bryder ud med vandis, selv når vi taler. Ingen andre iskolde planeter eller måner har noget, der ligner dem. ”
Svaret på det første spørgsmål viste sig at være ret interessant. Tilsyneladende afslørede modellerne, at sprækkerne, der udgør striberne, kunne have dannet sig på begge poler, de dannede simpelthen først på sydpolen. Årsagen til deres eksistens har på den anden side at gøre med Enceladus 'interaktion med Saturn og ekscentriciteten af dens bane.
For at nedbryde det tager Enceladus lidt over en dag (1,37 for at være præcis) for at fuldføre en enkelt bane om Saturn. På grund af den gennemsnitlige bevægelsesresonans på 2: 1 har den med nabolandet Dione, Enceladus oplever en vis ekscentricitet i sin bane (0,0047), der går fra 236,918 km (147,214 mi) på sin nærmeste (periapsis) til 239,156 km (148,605 mi ) længst (apoapsis).
Denne excentricitet får Enceladus til at strække og bøje, hvilket resulterer i intern opvarmning og geotermisk aktivitet. Denne proces er det, der giver mulighed for, at Enceladus opretholder et indre hav ved sin kernemantelgrænse. Det er ved de poler, hvor de største effekter af denne gravitationsinduceret deformation føles mest, hvilket fører til, at ispladen bliver tyndere her, og at der dannes sprækker.
Denne proces fører også til perioder med afkøling, i hvilket tidsrum nogle af Enceladus 'havoverflader fryser. Denne optøning og frysning vil medføre, at islaget tykner og tyndes nedenfra, hvilket medfører ændringer i tryk, der fører til sprækker. Da ispladen er tyndere ved polerne, er den mest modtagelig for revner, hvilket fører til Tiger Stripes.
Disse funktioner har alle deres navne fra byer, der findes i det arabiske kompendium af folkeeventyr De arabiske nætter: Alexandria Sulcus, Cairo Sulcus, Baghdad Sulcus og Damascus Sulcus. Holdet mener, at Baghdad Sulcus-sprækker var den første, der blev dannet og ikke fryset op igen efter. Dette tillader, at vandstrømme udbrød indefra, hvilket med tiden fik yderligere tre parallelle sprækker til at dannes.
Grundlæggende, efter at vandstrålerne, der blev sprøjtet fra månens overflade, ville de køle ned i rummet og blive deponeret som sne på overfladen. Da sne opbygget langs kanterne af Bagdad-sprækket tilføjede den akkumulerede vægt en anden kilde til pres på ispladen. Som Max Rudolph forklarede, forklarer dette ikke kun, hvordan disse sprækker dannede sig, men hvorfor de løber parallelt med hinanden.
”Vores model forklarer den regelmæssige afstand mellem revnerne,” sagde han. ”Det fik isen til at bøje lige nok til at modregne en parallel revne omkring 35 kilometer væk.”
Samme mekanisme forklarer, hvorfor Enceladus's sprækker forbliver åben og fortsætter med at udbryde med vand. Månens tidevandsinteraktion med Saturn fører til en konstant cyklus af strækning og bøjning. Dette forhindrer, at sprækkerne lukker og i stedet sikrer, at de oplever et regelmæssigt mønster med udvidelse og indsnævring.
Med hensyn til hvorfor dette sker på Enceladus og ikke på andre måner - som Ganymede, Europa, Titan og andre ”havverdener” - der kommer ned på størrelse. Større måner har stærkere tyngdekraft, der forhindrer brud forårsaget af tidevandsinteraktioner i at åbne helt ind i det indre. Derfor er Enceladus den eneste kendte iskaldne måne, hvor Tiger Stripes kan forekomme. Som Hemingway karakteriserede det:
”Da det er takket være disse sprækker, at vi har været i stand til at prøve og studere Enceladus 'undergrund, som er elskede af astrobiologer, syntes vi, det var vigtigt at forstå de kræfter, der dannede og opretholdt dem. Vores modellering af de fysiske effekter, der opleves af månens iskalde skal, peger på en potentielt unik række af begivenheder og processer, der kunne gøre det muligt for disse karakteristiske striber at eksistere. ”
I de efterfølgende årtier håber man, at en anden mission kan sendes til Saturn-systemet for at udforske Enceladus mere detaljeret. Allerede data indhentet af Cassini har bekræftet, at røgene, der bryder ud fra dets sprækker, indeholder organiske molekyler. Fremtidige missioner vil forsøge at afgøre, om der findes eksternt liv under månens iskolde overflade.
