Hebrew English

מצפה הכוכבים ברקת - קוד מצפה רשמי Bareket observatory IAU B35

 

מבין ירחיו של שבתאי,לאחר טיטן אנצלדוס הפך לירח המסקרן ביותר מבחינה גיאולוגית. ככל שהגיעו יותר תצלומים ,כך גדל יותר ויותר העניין בו. פני השטח הלכו ונחשפו אט אט במלואם עד לקבלת תמונה גלובלית מלאה.עם סיומה של תוכנית קסיני המקורית ,נבנתה תוכנית פעולה חדשה ואחת ההחלטות היתה לבצע מספר טיסות מעבר נוספות ליד ירח זה. באחת מטיסות אלה העיזו להתקרב לכדי 25 ק"מ מפני הקרקע והגיאולוגיה התבררה כעשירה במיוחד. הרזולוציות הגבוהות של התצלומים הגיעו לסדר גודל של מטרים ספורים לפיקסל.
תמונה - כוכב הלכת צדק NASA/JPL
Enceladus

תמונה - הירח אנצלודוס NASA/JPL

מאת : מזר חיים | ראה מאמר בגרסה מלאה ב"הידען"


אטמוספירה

 

ההפתעה הגדולה ביותר היתה נוכחות אטמוספרית. מכיון שמדובר בגוף קטן מאוד,500 ק"מ קוטר ברור שאין מדובר במעטפת גזית המקיפה את הירח. מה שנצפה היו גייזרים של מים בקוטב הדרומי. גייזרים אלה פולטים כמויות גדולות של אדי מים ואלה יוצרים תופעה דמוית אטמוספירה לזמן קצר. זאת למעשה אטמוספירה מקומית וקצרת זמן. אישוש להנחה זו ניתן בבדיקות שנעשו בעזרת כוכבים ש"חלפו" ליד הירח. המדובר בשני כוכבים .הראשון הוא Bellartrix ,כאשר עבר בסמוך לאנצלדוס ב- 11.7.2005 .מנקודת מבטה של החללית האור שלו עומעם בקרבתו לירח.כאשר התגלה בצידו השני של הירח לא היה שום עמעום של האור הבא ממנו. הכוכב השני הוא Lambda Scorpius אשר עבר ליד הירח בפברואר אותה שנה והאור שלו לא עומעם בכלל. כן התברר שהאטמוספירה משתנה בין טיסת מעבר אחת לשניה.ההערכה היא שמקורם של שינויים אלה הוא ברמות שונות בפעילות הגייזרים בקוטב הדרומי הגורמים לשינויים אטמוספריים אלה.

המרכיב העיקרי של החומר הנפלט מגייזרים אלה הוא מים המתחלקים לשני סוגים.קרח מים טהורים הבאים מפני השטח וקרח מים מעורבים עם חומרים אחרים הבאים מתוך הירח. מדובר בחלקיקים קטנים מאוד בסדר גודל של 1/10,000 אינטש הפורצים החוצה במהירות של 1280 קמ"ש והמגיעים למרחק של 1500 ק"מ מפני הירח.מרכיבים אחרים הנפלטים בכמויות זעירות הם CO ו- CO2. אמוניה,מתאן ואתילאן.

 

הגייזרים ומקורם


מבחינה גיאוגרפית הגייזרים פורצים החוצה מ-3 קניונים גדולים הקרויים "רצועות הנמר"(Tiger Strips ). ברור שמקור הגייזרים הוא מים חמים, כנראה בסדר גודל אוקייני. השאלה המתבקשת היא מה מחמם את המים.ההערכה היא שלמסלולו של הירח סביב שבתאי תפקיד חשוב בחימום המים. מסלולו של הירח הוא אקסצנטרי,לפעמים הוא מתקרב לשבתאי ולפעמים מתרחק ממנו וכוח המשיכה של שבתאי משתנה לאורך זמן,הגם שזה נעשה בצורה מחזורית. נוצרים כוחות גיאות הגורמים ל"רצועות הנמר" לנוע קדימה ואחורה.על פי מודל זה המים אינם חייבים להיות סמוך לפני השטח,אלא עמוק יותר. אוקיינוס הנמצא מתחת לקרום הקרח.מיקום זה מאפשר לקליפת הקרח להתעוות בעוצמה המאפשרת תנועה לאורך הקניונים. אם הקרח נמצא בדיוק מעל על הקצה הסלעי העליון של הירח,כוחות הגיאות לא יצרו מספיק תנועה בקניונים כדי ליצור חום.מכניקה זו של חיכוך תואמת למחקרים קודמים על פיהן הירח מכוון את עצמו כדי למקם את ה- Hot Spots בקוטב הדרומי. על פי ההערכה עובי שכבת הקרח הוא 5 ק"מ ויכול להגיע לעשרות קילומטרים והתנועה לאורך הקניונים היא בשיעור של 0.5 מטר במהלך הקפה של אנצלדוס את שבתאי,אורכו של מחזור גיאות. החיכוך גורם לכוחות הגיאות לנוע לאורך קווי הסידוק קדימה ואחורה ולהתחכך אחד נגד השני.בצורה זו הם יוצרים חום רב הגורם לחלק מהקרח להפוך מיידית לאדי מים ולגבישי קרח. הקרח התת-קרקעי מתחמם סמוך לסדקים הפעילים,קרוב למקום בו הגזים פורצים החוצה.

 גייזרים בירח אנקלודוס

 תמונה - גייזרים בירח אנצלודוס NASA/JPL

 

סדקים ושברים

 

התצלומים מראים כי חלקים רבים מפני השטח של אנצלדוס משופעים בסדקים ושברים,מה שמעיד על היסטוריה טקטונית עשירה של הירח.תופעה אשר דומה לה מבחינה מורפולוגית מוצאים בגנימד ירחו של צדק. פעילות גיאולוגית זו יכולה לשמש כמפתח טוב באשר לשינויים הרבים שחלו על פני השטח של הירח.כר נרחב למחקרים סטרטיגרפיים. קרוב לוודאי שסדקים אלה נוצרו בעקבות כוחות גיאות שהופעלו על ידי שבתאי ו/או שינויים במבנה הפנימי של הירח. תופעה בולטת הנמצאת בקוטב הדרומי היא 3 קניונים , אלה "רצועות הנמר" אותם הזכרנו קודם. אורכם כ-128 ק"מ,רוחבם 1-2 ק"מ והמרווח ביניהם 40 ק"מ. רשתות רחבות של קמטים מפרידות בין פני השטח ה"צעירים" של הקוטב הדרומי לבין פני השטח העתיקים הסמוכים לקו המשווה המקיפים את הירח סמוך לקו הרוחב S ° 55 .קו הגבול של הקוטב הדרומי נחתך על ידי סדקים בתצורות דמויות משפך,אי רציפויות המתעקלות כלפי צפון.מסבירים אותן בכך שהן נוצרו על ידי לחצי מתיחה המקבילים לקווי רוחב.דפוסי סידוק מוצאים גם באזורים עתיקים ומכותשים וגם באזורים צעירים. מצויות גם מערכות סידוק בחצי הכדור הצפוני וכיוונם צפון-דרום ומזרח-מערב שנוצרו סמוך לציר הגיאות.ציר הגיאות הוא קו הנמשך מקו אורך ° 0 עד לקו אורך ° 180 . יכול להיות שהם נוצרו כתגובה ללחצי גיאות על ידי שבתאי. המעברים הסמוכים של הקסיני עד למרחק של 25 ק"מ מפני השטח באוקטובר 2008 אפשרו לראשונה מבט מפורט פנימה לדפנות של הקניונים ובמקומות מסוימים בקרקעיתם.

 

 

טמפרטורת הקרקע


הקסיני ביצעה גם מדידות חום של הקרקע בפרט בקוטב הדרומי באזור "רצועות הנמר" ונמצאו הבדלים חומניים בין אזורים שונים ושינויים לאורך זמן. המדידות המדווחות כאן הן על פי סדר כרונולוגי.

 

1.מדידות ב- 14.7.2005 .נמדדו קרינות חום באורכי גל בין 9-16.5 מיקרון ממרחק של 84,000 ק"מ. הטמפרטורה בקו המשווה C ° 193 - . הטמפרטורה בקוטב הדרומי גבוהה ב-° 15 ממה שציפו. המדידות הספקטרליות העלו את האפשרות שאזורים קטנים בקוטב הם חמים יותר C ° 163- .ההתאדות של קרח המים החם יחסית יצרה כנראה את ענן המים שהתגלה מעל הקוטב הדרומי על ידי מכשירים אחרים של החללית.קשה להסביר זאת בחימום הבא מאור השמש המחמם את הקרקע.ההערכה שהיא שחייב להיות מקור חום פנימי הבא בתוך הירח עצמו.

 

2. במדידה אחרת נמדדה מסביב לקוטב הדרומי טמפרטורה של C °163 - .בשאר חלקי הירח הטמפרטורה היתה C ° 198.

 

3.טוות הטמפרטורות באזור "רצועות הנמר" היה C ° 202 -   C° 187- . ככל שמתרחקים מאזור זה הטמפרטורה יורדת. יש להביא בחשבון שטווח אי הוודאות הולך וגדל ככל שמתרחקים מ"רצועות הנמר" המדידות העלו את האפשרות כי ברצועות צרות ברוחב מאות מטרים לאורך "רצועות הנמר" הטמפרטורה הגיעה ל-C ° 128-

 

4. טמפרטורות גבוהות מעל "רצועות הנמר" C °183- C °201 - .גם כאן טווח אי הוודאות של המדידה גדל ככל שמתרחקים מהאזור החם ביותר. 
 

5.בהשוואת טמפרטורות בין תצפית יולי 2005 לתצפית נובמבר 2006 התברר כי הבדלי הטמפרטורות הם קטנים למאוד ,מה שמעיד על כך שאזור הקוטב הדרומי המשיך להיות פעיל וכי רובו של החום בא מ"רצועות הנמר" עצמן.

 

6. מדידות ב- 12.3.2008 ב- Damascus Sulcus. נמדדה טמפרטורה של C °93- . באזורים אחרים הטמפרטורה היתה מתחת ל- C °201.

 

 

מקורות לאנרגית חום


מבין החוקרים היו מי שהשוו את האוקיינוס התת-קרקעי של אנצלדוס לאגם ווסטוק הכלוא 3.6 ק"מ מתחת למעטה הקרח של אנטרקטיקה.אגם זה נמצא עמוק בתוך הירח או סמוך לפני השטח. השאלה המתבקשת היא מה מביא להתחממותם של המים ולפריצתם החוצה. ברור שדבר מה מתרחש מתחת לקרקע .מאחר שהגייזרים פורצים החוצה דרך "רצועות הנמר" המסקנה המתבקשת היא שבקניונים אלה נמצאים פתחי יציאה למים. לעומת זאת לא נצפו גייזרים של קרח או הרי געש פולטי קרח.המחסור באמוניה ופליטת נפחים של אדי מים מעלים את האפשרות לוולקניזם של מים טהורים.

 

מקור חום נוסף הוא התהודה ( resonance) של אנצלדוס עם ירח אחר של שבתאי,דיון.זמן הקפה אחת של דיון מסביב לשבתאי שווה לשתי הקפות של אנצלדוס . תהודה זו גורמת למסלול אקסצנטרי של אנצלדוס המוביל ל"סחיטה" נוספת ומתמשכת על ידי כוח המשיכה של שבתאי.

 

 

מבנה פנימי

 


בכדי להסביר את פשר הגייזרים בכוכב כה קטן נבנה מודל המנסה לתת מענה לשאלה זו. על פי מודל זה ,זמן קצר לאחר היווצרותו של הירח חלה בתוכו התפרקות מהירה של חומרים רדיואקטיביים שהביאו להתחממות מהירה וארוכה טווח של פנים הירח הנמשכת עד היום. תמיכה במודל זה נמצאה בעובדה שגייזרים אלה מכילים מולקולות הדורשות התחממות גבוהה. על פי מודל זה אנצלדוס החל כתערובת של קרח וסלע שהיו בו איזוטופים רדיואקטיביים של אלומיניום וברזל המתפרקים במהירות .התפרקות זו נמשכה כ-7 מליון שנה והיא לוותה בשחרור כמויות גדולות של חום. התוצאה היתה התגבשות הסלע סמוך לגרעין המכוסה בקליפת קרח. החומר השאריתי של החומר הרדיואקטיבי שהתפרק באיטיות, המשיך לחמם ולהתיך את פנימו של הירח במשך מיליארד שנים במקביל לכוחות הגיאות של שבתאי.

 

מודל זה יכול לתת הסבר לכך שאנצלדוס יכול להפיק כימיקלים בתוך הגייזרים. אלה הכמויות הקטנות של חנקן,מתאן, CO2.פרופאן ואצטילן. ההפתעה היתה מנוכחות החנקן. ההערכה היא שהחנקן הוא תוצר להתפרקות אמוניה בתוך הירח, במקום בו נפגשים הגרעין החם והמים הנוזלים שמסביב. התפרקות חומנית של אמוניה דורשת טמפרטורה של C °577, תלוי באם נמצאים זרזים כמו מינרלים חרסיתיים. הבעייתיות שבמודל ההתפרקות הרדיואקטיבית וכוחות הגיאות של שבתאי שאין הם יכולים להסביר טמפרטורות כה גבוהות, מפרקי האמוניה כן יכולים להסביר את תופעת הגייזרים. מבין החוקרים היו שהעלו את האפשרות שלאנצלדוס גרעין של סלע מותך בטמפרטורה של C ° 1100.

הוספת תגובה

קוד אבטחה
רענון