كشف بحث جديد أن الحركة الانزلاقية جنبًا إلى جنب على طول “خطوط النمر” المميزة على قمر زحل إنسيلادوس مرتبطة بنفاثات من بلورات الجليد التي تندلع من قوقعته الجليدية. يمكن أن تساعد النتائج في تحديد خصائص هذا القمر الجليدي للمحيط تحت سطح زحل، وبالتالي، ما إذا كان إنسيلادوس مناسبًا للحياة.
تتكون خطوط النمر من إنسيلادوس من أربعة كسور خطية متوازية في القطب الجنوبي للقمر تم رصدها لأول مرة بواسطة مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا في عام 2005. وتطلق “البراكين الجليدية” في هذه المنطقة بلورات ثلجية يُعتقد أنها نشأت من محيط إنسيلادوس المدفون من هذه الكسور، مما تسبب في عمود عريض من المواد يتجمع فوق القطب الجنوبي لقمر زحل.
يبدو أن سطوع هذا العمود والنفاثات التي تنشئه تختلف في نمط يتماشى مع مدار إنسيلادوس الذي يبلغ حوالي 33 ساعة حول زحل، ثاني أكبر كوكب في النظام الشمسي. وقد دفع هذا العلماء إلى وضع نظرية مفادها أن نشاط النفاثات يزداد مع تأثير ضغط المد والجزر على خطوط النمر.
متعلق ب: الحياة على إنسيلادوس؟ أوروبا تتطلع إلى مهمة علم الأحياء الفلكية إلى قمر محيط زحل
ومع ذلك، لا يمكن لهذه النظرية أن تفسر سبب وصول نفاثات إنسيلادوس إلى ذروتها في السطوع بعد ساعات من وصول ضغوط المد والجزر إلى الحد الأقصى أو سبب وجود ذروة ثانية أصغر شوهدت بعد وقت قصير من أقرب اقتراب إنسيلادوس من زحل. تحدد محاكاة عددية جديدة لضغوط المد والجزر على إنسيلادوس وحركة كسور شريط النمر ظاهرة مشابهة لتلك التي شوهدت في صدع سان أندرياس، والتي تتوافق مع نمط النشاط النفاث.
“لقد طورنا نموذجًا رقميًا متطورًا لمحاكاة حركة الانزلاق الناتجة عن المد والجزر على طول صدوع إنسيلادوس. تأخذ هذه النماذج في الاعتبار دور الاحتكاك، الذي يجعل مقدار الانزلاق على الصدوع حساسًا لكل من ضغوط الضغط والقص،” ألكسندر صرح بيرن، قائد الفريق الذي يقف وراء المحاكاة والمرشح لدرجة الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech)، لموقع Space.com.
“كان النموذج العددي قادرًا على محاكاة الانزلاق على طول صدوع إنسيلادوس بطريقة تتطابق مع التغيرات الملحوظة في سطوع العمود بالإضافة إلى التغيرات المكانية في درجة حرارة السطح، مما يشير إلى أن النفاثات وتغيرات سطوع العمود يتم التحكم فيها عن طريق حركة الانزلاق فوق مدار إنسيلادوس. “.
خطأ سان أندرياس في الفضاء
وجد بيرن وزملاؤه أن ميكانيكا الاحتكاك تتحكم في الحركة في السطوح البينية على طول خطوط النمر على القمر إنسيلادوس، حيث يلتقي كلا جانبي الكسور. وهذا يعني أنه خلال الدورة المدارية للقمر إنسيلادوس، تنزلق شرائط النمر وتنغلق بشكل دوري. تتوافق هذه الحركة جنبًا إلى جنب، أو “الانزلاق”، مع النشاط النفاث.
العلاقة بين نشاط الانزلاق النفاث وسطوع النفاثات في المحاكاة دفعت الفريق إلى افتراض أن الاختلافات في نشاط النفاثات يتم التحكم فيها من خلال وجود “أجزاء قابلة للسحب” على طول الصدوع. هذه هي الأجزاء المنحنية من الكسور التي تنفتح تحت حركة انزلاق واصطدام واسعة، مما يسمح للمياه بالارتفاع من المحيط تحت السطح عبر القشرة الجليدية لتغذية النفاثات البركانية الجليدية.
“هناك تشبيه وثيق بالأرض وهو الحركة على طول هياكل الحوض المنفصلة فوق صدوع كبيرة معرضة للضغوط التكتونية. أحد الأمثلة على هذه الحركة يحدث فوق حوض سالتون – وهو حوض كبير قابل للانفصال يقع على صدع سان أندرياس، وهو صدم – قال بيرن: “صدع الانزلاق في جنوب كاليفورنيا”. “تسبب حركة الإضراب والانزلاق الإقليمية امتدادًا موضعيًا للقشرة الأرضية بالإضافة إلى نشاط بركاني فوق حوض سالتون. تشبه هذه العملية التمدد المدفوع بالمد والجزر على طول الأجزاء المنسحبة في إنسيلادوس، والتي قد تنظم النشاط البركاني الجليدي للقمر.
“قبل إجراء البحث، لم نتوقع مثل هذا الارتباط العالي بين حركة الانزلاق والاصطدام النموذجية والنشاط النفاث.”
تشير أبحاث الفريق إلى أن خطوط نمر إنسيلادوس تفتح بشكل مختلف عما تم تصميمه سابقًا.
وقال بيرن: “كانت هذه النتيجة مفاجئة لأن معظم الدراسات السابقة حول هذا الموضوع تستشهد بفتحة واسعة على طول خطوط النمر، مثل الفتح والإغلاق مثل باب المصعد، باعتبارها الآلية الأساسية التي تنظم اختلافات سطوع العمود”.
وأضاف باحث معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أن نماذج الفريق تشير إلى أن المد والجزر يلعب دورًا أساسيًا في تطور إنسيلادوس ومحيطه على فترات زمنية متعددة.
وقال بيرن: “على النطاق الزمني المداري، يبدو أن المد والجزر ينظم كمية المواد المتدفقة من المحيط تحت السطح من خلال كسور شريط النمر”. “على فترات زمنية أطول، قد يتسبب المد والجزر في كسر خطوط النمر الاحتكاكية بالمعنى الصافي للجانب الأيمن.”
وتابع باقتراح أن هذه الحركة الجانبية اليمنى طويلة المدى قد تؤدي إلى تكوين السمات الجيولوجية الملحوظة حول تضاريس القطب الجنوبي لإنسيلادوس. يتضمن ذلك الكسر الذي يشع بعيدًا عن القطب الجنوبي في نصف الكرة الخلفي من إنسيلادوس.
اقترح العلماء أن إنسيلادوس، بمحيطه العالمي المدفون، يمكن أن يكون هدفًا رئيسيًا للبحث عن الحياة في مكان آخر في النظام الشمسي. يمكن لهذا البحث ونموذج الفريق تقديم دعم إضافي لهذه الفرضية.
“إن فهم مسارات نقل المواد تحت السطح من خلال مناطق الصدع المنفصلة أو الواسعة أمر بالغ الأهمية لتحديد ما إذا كانت حبيبات الجليد في نفاثات إنسيلادوس تمثل المحيط العالمي الذي يحتمل أن يكون صالحًا للسكن على القمر. توفر دراستنا إطارًا لفهم مسارات النقل هذه وتطورها بمرور الوقت. “، قال بيرن.
“إن الأدلة على تأثير المد والجزر على المدى الطويل على تطور إنسيلادوس، والتي تعمل أيضًا على تسخين باطن القمر، تشير إلى أن محيط القمر طويل العمر، وهو ما له آثار على التطور المحتمل للحياة في الداخل.”
قصص ذات الصلة:
– قد يكون العثور على الحياة على قمر زحل إنسيلادوس أسهل مما كنا نعتقد
– يمتلك قمر زحل إنسيلادوس جميع مقومات الحياة في محيطاته الجليدية. لكن هل الحياة هناك؟
– يمكن لهذا الروبوت الثعبان اصطياد الحياة الغريبة على الأقمار الجليدية مثل قمر إنسيلادوس الموجود في كوكب زحل
في الوقت الحالي، يعتمد استنتاج الفريق على محاكاة حاسوبية، وبالتالي يحتاج إلى تأكيد من خلال الملاحظات الفعلية.
“ستسمح لنا القياسات الجيوفيزيائية في إنسيلادوس باستخدام الرادار بتأكيد أو دحض الفرضيات الواردة في بحثنا. وعلى نطاق أوسع، يمكن أن توفر مثل هذه الملاحظات لحركة سطح إنسيلادوس مع مرور الوقت قيودًا رئيسية على ديناميكيات القلب والقشرة. وكذلك مدى نشاط هذه العمليات مع مرور الوقت”. “نحن نهدف إلى مواصلة استكشاف الطرق التي يمكننا من خلالها استخدام القياسات الجيوفيزيائية لفهم الظروف التي قد تمكن الحياة من التشكل والتطور على إنسيلادوس بشكل أفضل.”
نُشر بحث الفريق يوم الاثنين (29 أبريل) في مجلة Nature Geoscience.