Теория, основанная на форме ледяной оболочки Энцелада, бросает вызов нынешнему мнению о том, что глобальный океан луны однороден, за исключением некоторого вертикального перемешивания, вызванного теплом ядра.
Энцелад, крошечный замороженный шар диаметром около 500 километров (примерно 1/7 диаметра Луны), является шестым по величине спутником Сатурна. Несмотря на свой небольшой размер, Энцелад привлек внимание ученых в 2014 году, когда пролет космического корабля Кассини обнаружил свидетельства существования большого подповерхностного океана и взял пробы воды из гейзерных извержений, которые происходят через трещины во льду на южном полюсе. Это одно из немногих мест в Солнечной системе с жидкой водой (другое — спутник Юпитера Европа), что делает его объектом интереса для астробиологов, ищущих признаки жизни.
Океан на Энцеладе почти полностью не похож на Земной. Океан Земли относительно неглубокий (в среднем 3,6 км в глубину), покрывает три четверти поверхности планеты, теплее наверху от солнечных лучей и холоднее на глубинах у морского дна, и имеет течения, на которые влияет ветер; Между тем, окена Энцелада полностью подповерхностный, глубиной не менее 30 км, который охлаждается наверху около ледяной оболочки и нагревается внизу за счет тепла от ядра луны.
Несмотря на их различия, аспирантка Калифорнийского технологического института Ана Лобо (MS '17) предполагает, что океаны на Энцеладе имеют течения, схожие с земными. Работа основана на измерениях Кассини, а также на исследованиях Эндрю Томпсона, профессора наук об окружающей среде и инженерии, который изучал способ взаимодействия льда и воды, приводящего к перемешиванию океана вокруг Антарктиды.
У океанов Энцелада и Земли есть одна важная характеристика: они соленые. И, как показывают результаты, опубликованные в журнале Nature Geoscience, колебания солености могут служить движущей силой океанской циркуляции на Энцеладе, как и в Южном океане Земли, который окружает Антарктиду. Лобо и Томпсон работали вместе со Стивеном Вэнсом и Сайкираном Тарименой из JPL, которым Калтех руководит для NASA.
Гравитационные измерения и тепловые расчеты на Кассини уже показали, что ледяная оболочка на полюсах тоньше, чем на экваторе. По словам Томпсона, участки тонкого льда на полюсах, вероятно, связаны с таянием, а участки толстого льда на экваторе — с замерзанием. Это влияет на океанические течения, потому что, когда соленая вода замерзает, она выделяет соли и делает окружающую воду тяжелее, заставляя ее тонуть. В областях таяния происходит обратное.
Знание распределения льда позволяет нам накладывать ограничения на схемы циркуляции, — объясняет Лобо. Идеализированная компьютерная модель, основанная на исследованиях Антарктиды Томпсоном, предполагает, что области замерзания и таяния, определяемые структурой льда, будут связаны океанскими течениями. Это создаст циркуляцию от полюса к экватору, которая повлияет на распределение тепла и питательных веществ.
