Коллектив астрономов под руководством Джеронимо Вильянуэва (Geronimo Villanueva) представил результаты наблюдений за спутником Сатурна Энцеладом в ближнем инфракрасном диапазоне, проведенных 9 ноября 2022 года космическим телескопом «Джеймс Уэбб» с использованием инструментов NIRSpec и NIRCam. Ученые обнаружили вырвавшийся из недр Энцелада гигантский водяной шлейф длиной до 10 тысяч километров (или 20 диаметров спутника). Также было зафиксировано облако из молекул воды в форме тора, располагающееся вокруг орбиты Энцелада.
Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна диаметром 505 км. Он был открыт в 1789 году выдающимся астрономом Уильямом Гершелем. Его орбита проходит по самой плотной части кольца Е — самого далекого кольца Сатурна. Весьма вероятно, что большая часть вещества в кольце E попала на него с поверхности Энцелада. Спутник находится на расстоянии 237 378 км от Сатурна и 180 000 км от верхней границы его облаков, между орбитами Мимаса и Тефии. Период обращения Энцелада вокруг Сатурна составляет 32,9 часа.
Поверхность Энцелада покрыта льдом. Ученые давно заподозрили, что этот лед скрывает океан. Впервые такая гипотеза была высказана в 2005 году, когда зонд «Кассини» обнаружил близ южного полюса спутника особые формы рельефа из чередующихся борозд и кряжей, получившие название «тигровые полосы». Позднее каждая из таких полос получила собственное имя: Александрия, Багдад, Каир и Дамаск. Лед в них, по данным спектрального анализа, оказался более молодым и отличающимся по составу от льда на остальной поверхности Энцелада. Также «Кассини-Гюйгенс» отметил наличие на Энцеладе криовулканов — мощных гейзеров, бьющих из-подо льда. По данным масс-спектрометрии, более 90 % их составляла вода. В 2015 году аппарат «Кассини» прошел на расстоянии всего лишь 48 километров от поверхности Энцелада. Благодаря добытым в этот момент данным удалось установить, что, помимо воды, метана и аммиака, в криовулканах Энцелада содержится как минимум 1,4 % молекулярного водорода и до 0,8 % углекислого газа. Ученые полагают, что водород может свидетельствовать о гидротермальной активности в океане Энцелада. А она, в свою очередь, может дать основу сообществам живых организмов, подобных тем, что возникают вокруг «черных курильщиков» на дне земных океанов.
Джеронимо Вильянуэва и его коллеги смогли нанести на карту распределение выделившейся воды и сравнили уровень активности криовулкана с данными, полученными ранее «Кассини». Они подтвердили связь водяного шлейфа Энцелада с протяженным облаком молекул воды вдоль орбиты спутника.
NASA/ESA/CSA
«Когда я смотрел на данные, сначала я думал, что должен ошибаться. Было так шокирующе обнаружить водяной шлейф, который более чем в двадцать раз превышает размер спутника!» — говорит Джеронимо Вильянуэва. Скорость, с которой выделяется водяной пар, тоже впечатляет — около 300 килограммов в секунду. «Когда Энцелад вращается вокруг Сатурна, он извергает воду, оставляя после себя гало, почти похожее на пончик», — рассказывает Вильянуэва. Анализируя данные космического телескопа, авторы работы определили, что примерно 30 % воды остается внутри этого тора, а остальные 70 % проникают в другие части системы спутников Сатурна.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
