Plné rozlišení

Enceladus. Vpravo dole trhliny Tygřích pruhů, nahoře hluboký kaňon Labtayt.
NASA/JPL/SSI (plné rozlišení)

Na Saturnově měsíci Enceladu je oceán kapalné slané vody. Tvrzení, které by ještě před takovými pěti, šesti lety většina vědců označila za fantastickou hypotézu, ne-li dokonce za špatnou sci-fi, se díky činnosti sondy Cassini posunulo mezi všeobecně uznávané skutečnosti. A důkazů s postupujícím časem přibývá. Zatímco dosavadní poznatky o oceánu vycházely z materiálu vyvrženého do Saturnova prstence E, právě zveřejněná data byla získána mnohem blíže u zdroje, přímo v proudu vyletujících plynů a částic.

Tvůrce prstence
Saturnův měsíc Enceladus jistě není třeba zvlášť představovat. Třebaže svými rozměry daleko zaostává za mnoha jinými satelity, včetně našeho Měsíce a slavné Europy, již dlouho překvapuje vědce svou neobyčejnou aktivitou. Třebaže těleso jeho rozměrů by mělo být již dávno zmrzlé na kámen, a jeho povrch by měly přetvářet nanejvýš impaktní krátery, v nitru Enceladu vzniká enormní množství tepla, které taví led, přetváří ledovou krustu tělesa v ty nejbizarnější geologické útvary a pohání mohutné výstřiky par, plynů a ledových zrníček. Aktivita se z dosud ne zcela pochopených důvodů soustředí na jižním pólu Enceladu, kde v sérii riftů nazývaných Tygří pruhy vzniká nová ledová kůra. Právě z jícnů těchto trhlin vystřikují slavné enceladovské gejzíry, chrlící každou vteřinou 200 kg vodní páry a o něco menší množství pevných částic.
Ledová zrnka tryskající ze sopouchů mohou uniknout z gravitačního pole měsíčku na samostatnou oběžnou dráhu okolo Saturnu, kde vytvářejí ohromný prstenec E. Právě jim jsme doposavad vděčili za většinu informací o složení Enceladova nitra, které nám zprostředkoval analyzátor kosmického prachu (CDA) sondy Cassini. Studium částic prstence E ukázalo, že jejich chemické složení není jednotné: tvoří je především led, ale některé z nich obsahují i rozpuštěné soli. To byl doposud nejsilnější argument pro existenci podpovrchového oceánu na Enceladu - kdyby gejzíry odvozovaly své složení od ledové kůry tělesa, mělo by v nich být velmi málo solí, protože ledovec je tvořen velmi čistou vodou. Naopak v kapalném skupenství se soli koncentrují.

Nebezpečně blízko
Skutečnost, že Enceladus nemá atmosféru, umožňuje sondě (společně s mistrnými navigačními schopnostmi jejího podpůrného týmu) prolétat velmi blízko nad povrchem tohoto tělesa, často jen několik desítek km nad rozeklanými ledovci, a dokonce se zanořit přímo do mlhavého závoje vystřikujících par nad gejzíry a prozkoumat jejich složení přímo u zdroje. Třebaže mikrometrová zrnka narážejí do detektoru v rychlosti 23 000 - 63 000 km/hod a okamžitě se mění v obláčky plazmatu, stačí to pro důkladnou analýzu jejich chemického složení na principu hmotnostní spektrometrie.

Právě tato „průletová“ data stojí za nově zveřejněnými poznatky, otištěnými v aktuálním čísle časopisu Nature. Měření byla získána při třech průletech během let 2008 a 2009, při nichž se sonda k měsíci přiblížila až na neuvěřitelných 21 km. Přesnost její trajektorie vynikne o to víc, že její relativní rychlost vůči Enceladu činila až 17,7 km/s, díky čemuž by se jakákoli chyba stala osudnou. Samotné částice vyvrhované gejzíry však naštěstí nebezpečí nepředstavují, jsou totiž velmi drobné, o rozměrech nanejvýš v řádu mikrometrů.

Zvětšit obrázek

Enceladus je velmi malé kosmické těleso, v průměru má jen zhruba 500 km. (c) Tomáš Petrásek

Mohli byste říct, že je jedno, jestli vyvrhovaná zrnka zkoumáme "těsně" u sopouchu, nebo až daleko v kosmu. To ale není zdaleka pravda. Zaprvé, do kosmu se dostává jen malé procento částeček, zejména ty nejmenší a nejrychlejší, zatímco ty ostatní se snášejí zpět na povrch Enceladu. Prstenec E proto rozhodně není reprezentativním vzorkem ledových vyvrženin. A zadruhé, čím blíže jsme u zdroje, tím jistější si můžeme být původem materiálu. V prstenci E totiž snadno můžeme nalézt i částice vyvržené z Enceladu meteority, nebo dokonce přicházející z úplně jiných kosmických těles.

V prstenci tvoří silně slané částečky jen šestiprocentní menšinu. Data zaznamenaná přímo nad jícny gejzírů, jež umožnila prozkoumat i ony větší a pomalejší částice, vyprávějí ovšem zcela jiný příběh. Slaných částic je totiž ve skutečnosti drtivá většina (99% co do hmotnosti, 70% co do počtu). To znamená, že přímo ze slaného oceánu pochází daleko větší podíl vyvrhovaného materiálu, než si vědci původně mysleli - možná dokonce všechen!
Ukázalo se, že podobně jako v prstenci E, i v samotném gejzíru se vyskytují různé populace částic, lišící se složením i velikostí. Typ I zahrnuje částice téměř čistého ledu, vzniklé zřejmě kondenzací vodní páry. Typ II je "znečištěn" organickými látkami a/nebo silikáty. Zrnka těchto sloučenin zřejmě posloužila jako nukleační jádra, na nichž se sražením vodních par vytvořila ledová kůra Nejzajímavější je typ III, obsahující 0,5 - 2% sodných a draselných solí, především chloridů a uhličitanů. Tím se velmi podobá předpokládanému složení Enceladova oceánu, vědci se proto domnívají, že jde přímo o zmrzlé kapénky mořské vody. „Vodní kapénky jsou pravděpodobně vystřikovány bublinkami plynu v kapalině, podobně jako ve skleničce se sodovkou,“ vysvětlil způsob jejich vzniku doktor Frank Postberg, prvoautor aktuální publikace v Nature.

Složení gejzíru není všude stejné. Částice typu III jsou vesměs největší a nejpomalejší, proto nedoletí příliš vysoko ani daleko, a najdeme je převážně blízko u povrchu. Jsou zřejmě produkovány víceméně podél celé délky Tygřích pruhů. Částečky typu I díky své rychlosti pronikají dále od zdroje, a v materiálu unikajícím z gravitačních pout satelitu představují dokonce většinu. Jejich zdrojem jsou úzké výtrysky hustší a velmi rychlé (přes 1 000 m/s) vodní páry, kde dochází k jejich kondenzaci a urychlení. Částice typu II představují případ sám pro sebe, protože se vyskytují jen v centrálních částech gejzírů, ale i ve velkých výškách. Zřejmě i ony jsou spojeny s těmi nejprudšími výtrysky.

Zvětšit obrázek

Možná podoba nitra Enceladu. (c) Tomáš Petrásek

Oceán na Enceladu
Jaký obraz nitra Enceladu nám tedy aktuální poznatky vykreslují? Pod gejzíry podle všeho najdeme „moře“ lehce slané vody s mírně alkalickým pH. V riftových trhlinách se jeho voda odpařuje, čímž dává vznik páře, zmrzlým kapénkám i částicím vzniklým srážením par. Plocha odpařující se „hladiny“ musí být značná, v řádu několika čtverečních kilometrů. Intenzivní odpar totiž rychle odvádí teplo, proto by méně rozsáhlá plocha bez přímého kontaktu s teplým oceánem záhy zamrzla. Přítomnost solí napovídá, že „mořská“ voda je nebo alespoň někdy ve své historii byla v těsném kontaktu s horninovým jádrem Enceladu, odkud tyto minerály vyplavila. Tento kontakt mohl mít dokonce podobu hydrotermální aktivity, na kterou ukazují některé plyny a organické molekuly, vyskytující se v gejzírech jako příměs. Současná podoba Enceladu zároveň vypovídá i o jeho minulosti. Tempo, jakým se z něj uvolňuje tepelná energie, je mnohem větší než rychlost jejího doplňování (slapovým ohřevem či radioaktivním rozpadem). Totéž platí i o uvolňování radiogenního argonu 40Ar. Obojí ukazuje, že Enceladus zřejmě tráví dlouhá období „hibernací“, kdy se pod jeho nehybnou krustou kryogenních ledů hromadí teplo i plynné produkty včetně argonu, a jen periodicky „ožívá“ podobně divokými záchvaty geologických křečí, jaké máme možnost v současné době pozorovat.

Zvětšit obrázek

Snímek gejzírů pořízený 21. listopadu 2009. Během tohoto průletu vědci identifikovali 30 jednotlivých gejzírových proudů. NASA/JPL/SSI (plné rozlišení)

Pokud víme, Enceladův „oceán“ (přesněji endohydrosféra) by mohl být ideálním místem pro vznik života. Jeho stavební kameny se v gejzírovém plynu vyskytují – byl zde nalezen například formaldehyd, amoniak, sirovodík nebo kyanovodík, ale i složitější organické molekuly, jako je benzen, metanol nebo butan. Teplota, tlak i chemické složení v hlubinách pod ledem podle dosavadních poznatků plně odpovídají požadavkům živých bytostí. Jejich existenci nebo neexistenci však zatím nelze žádným způsobem ověřit.

Aktuální poznatky o Enceladu znamenají, že si můžeme být opět o něco jistější, že pod nevlídnými ledovci najdeme rezervoár slané kapalné vody. A nejen to - vzorky této vody v podobě zmrzlých mikroskopických kapének jsou každou sekundou chrleny v ohromném množství přímo do kosmu, kde mohou být snadno prozkoumány budoucími průletovými či orbitálními kosmickými sondami, které, na rozdíl od sondy Cassini, snad budou vybaveny nástroji na detekci základních biomarkerů. Enceladus představuje jednu z nejlepších příležitostí k pátrání po mimozemském životě pro každého, kdo by se nezalekl ohromné vzdálenosti ani vynaložených prostředků, odvážil by se položit ty správné otázky a nebál se odpovědí.

Poznámka redakce: Autor má vlastní stránky: Vzdálené světy 

Odkazy:
F. Postberg,J. Schmidt,J. Hillier,S. Kempf,R. Srama(2011): A salt-water reservoir as the source of a compositionally stratified plume on Enceladus. Nature.

http://saturn.jpl.nasa.gov/news/newsreleases/newsrelease20110622/

http://saturn.jpl.nasa.gov/index.cfm (stránky mise Cassini)

Tomáš Petrásek, Igor Duszek: Vzdálené světy II: Plynní obří a ledoví Titáni. Triton, 2010