Getijden beïnvloeden ijsfonteinen op Enceladus

Op de zuidpool van Saturnusmaan Enceladus schieten fonteinen van ijskristallen duizenden kilometers de ruimte in. Met behulp van computersimulaties hebben onderzoekers nu het fysieke mechanisme ontdekt dat deze ijsfonteinen activeert. De berekeningen van het model laten vooral zien waarom de intensiteit van de jets afhangt van de baan van de maan van Saturnus, rapporteren de onderzoekers in het tijdschrift Nature Geoscience.

Enceladus heeft een diameter van ongeveer 500 kilometer en is de zesde grootste maan van Saturnus. Waarnemingen door het Cassini-ruimtevaartuig in 2005 toonden aan dat het zuidpoolgebied van Enceladus geologisch actief is. De activiteit concentreert zich op vier segmenten van 130 kilometer lang en 2 kilometer breed in de ijskap van de bol, ook wel bekend als de tijgerstrepen. Omdat uit deze scheuren ijsfonteinen voortkomen, vermoeden onderzoekers dat er zich een oceaan van water bevindt onder de 30 tot 40 kilometer dikke ijslaag op de zuidpool van Enceladus.

De intensiteit van ijsfonteinen is afhankelijk van de getijdenkrachten

Uit meetgegevens van Cassini blijkt bovendien dat de sterkte van de jets elke 32,9 uur varieert. “Dit komt overeen met de omlooptijd van de maan rond zijn planeet Saturnus”, legde Alexander Byrne van het California Institute of Technology in de Verenigde Staten van Amerika en zijn team uit. Dit geeft al aan dat getijdenkrachten een belangrijke rol spelen bij de vorming van fonteinen. De maximale activiteit valt echter niet samen met het tijdstip waarop de getijdenkrachten het sterkst zijn, maar treedt enkele uren later op. Wanneer de Maan zich ongeveer op het tegenovergestelde punt in haar baan bevindt, treedt er een tweede, zwakkere piek op.

Byrne en zijn team gebruikten hun computermodel om te bestuderen hoe de zwaartekrachtfluctuatie van Saturnus het gebied van de tijgerstrepen beïnvloedt. Simulaties toonden aan dat de getijdenkrachten niet gelijkmatig aan beide zijden van de scheuren werken. In plaats daarvan bouwt zich spanning op in de ijskap, die vervolgens plotseling verdwijnt. Door deze opvallende verschuivingen komt de piek van de ijsfonteinen laat op gang. De op een na sterkste fontein ontstaat wanneer de interne spanning in de ijskap afneemt. “Deze simulatieresultaten komen goed overeen met de variaties in de ijsfonteinen die Cassini heeft waargenomen”, zeggen de onderzoekers tevreden.

Byrne en zijn team benadrukken echter dat hun simulaties alleen keken naar de vervorming van de ijskorst, en niet naar het proces dat de fonteinen veroorzaakt. De warmte die wordt gegenereerd door wrijving in bewegende ijslagen is echter zeker niet voldoende om de vorming van ijsfonteinen te verklaren. Onderzoekers vermoeden daarom dat activiteit in het tijgerstreepgebied kleine openingen in de ijskap creëert waardoor water uit de oceaan beneden kan ontsnappen en in het ijs kan kristalliseren.