Globális óceán rejtőzhet a Szaturnusz hetedik legnagyobb holdja, a Mimas jégkérge alatt – állítja egy áttörő tanulmány, amely arra is választ ad, hogy ennek miért nincs semmilyen látható jele a hold felszínén.

Valery Lainey, az IMCCE–Párizsi Obszervatórium csillagásza és kollégái a Cassini űrszonda adatainak elemzésével a Naprendszerben az egyik legváratlanabb helyen bukkantak felszín alatti óceánra. A Nature folyóiratban szerdán publikált eredmények szerint az óceán geológiai értelemben fiatalnak számít, és jelenleg közel 20-30 kilométer vastag jég borítja.

„Kutatásunk rámutat arra, hogy még egy Mimashoz hasonló égitest is, ami a legvalószínűtlenebb helynek tűnik a Naprendszerben arra, hogy folyékony vizet találjunk rajta, rendelkezhet lakható körülményekkel” – nyilatkozta a Qubitnek Lainey. A 394 kilométer átmérőjű Mimas valamivel kisebb, mint a szintén a bolygó körül keringő, a világűrbe lövellő gejzírjeiről híres Enceladus. A Mimas leginkább a hatalmas Herschel becsapódási kráterről ismerhető fel, ami miatt a hold a Star Wars Halálcsillagára emlékeztet.

Az amerikai űrügynökség Cassini szondája 2004 és 2017 között vizsgálta a Szaturnuszt, annak gyűrűrendszerével és holdjaival együtt. Ezalatt gejzíreket és lakhatónak tűnő globális óceánt fedezett fel az Enceladuson, és szénhidrogéntavakra bukkant a narancssárga légkörrel borított Titánon, amelyre 2005 elején szállt le az általa szállított európai Huygens leszállóegység. Lainey és kollégáinak munkája ismét igazolja, hogy a Cassini évekkel küldetésének vége után is új felfedezésekkel tud szolgálni.

A kutatást a Nature-nek kommentáló Matija Ćuk és Alyssa Rhoden bolygókutatók szerint ha a Jupiter Europa és a Szaturnusz Enceladus holdjai alapján keresnénk óceánvilágokat a Naprendszerben, a Mimasra senki nem gondolna. A szakemberek szerint az új eredmények felpezsdítik majd az közepes méretű jeges holdak vizsgálatát. Véletlen egybeesés, hogy több ilyen is kering az Uránusz körül, amelynek újbóli meglátogatását az amerikai bolygókutatók két évvel ezelőtt fő prioritásként jelölték meg.

Furcsa mag vagy globális óceán? Az óceán áll nyerésre

Ahogy a Mimas a Szaturnusz körül kering, a holdat a bolygó gravitációja rángatja, ami billegő mozgást kelt benne – magyarázza Ćuk és Rhoden a kommentárjukban. Ezek az úgynevezett librációk a Cassini megfigyelései alapján nagyobbnak bizonyultak, mint azt a Mimas alakjának ismeretében várták volna a kutatók. Így a 2010-es évek elején két hipotézis született a hold belső szerkezetének megmagyarázására.

Az egyik azt állította, hogy a holdnak oldalirányban megnyúlt a szilikátmagja, a másik pedig azt, hogy globális óceánja van. Ahhoz, hogy kiderítsék, melyik a helyes, Lainey és kollégái a Mimas Szaturnusz körüli keringését és ellipszis alakú pályájának változásait vizsgálták a Cassini által gyűjtött mérések segítségével. Ebből kiderült, hogy a Mimas által a bolygó körül leírt ellipszisek egy precessziónak nevezett jelenség során lassan elfordulnak, de nem a hold keringési irányával megegyező, hanem azzal ellentétes irányba.

A kutatók azt találták, hogy a Mimas billegéséről és keringési pályájának változásáról gyűjtött adatokat együttesen csak az egyik hipotézis képes megmagyarázni: egy jégkéreg alatti óceán jelenléte. Attól függően, hogy a Szaturnusz és más holdak által a Mimasra gyakorolt árapályerőkből mennyi hőenergia képződik az égitest belsejében, az óceán 2-25 millió évvel ezelőtt alakulhatott ki.

„Az óceán a jégkéreg azon részét teszi ki, amelyik elolvadt. Ez mára egy 70-80 kilométer vastag óceánt eredményezett, ami a Mimas térfogatának több mint 50 százalékát foglalja el” – írta kérdésünkre Lainey. Az óceán jelenlétét és mélységét jövőbeli küldetések az égitest szilárdságáról árulkodó, Love-számnak nevezett paraméter mérésével tudnák igazolni, amire a kutatók most 20-30 kilométer vastag jégkéreg mellett 0,01-es értéket becsültek.

Az óceán mindössze pár millió éves

De miért nem látszik a Mimas felszínén a belső óceán jelenléte? A kutatók szerint az olvadás csak 2-3 millió évvel ezelőtt érhette el a 30 kilométeres mélységet, ami túl kevés idő ahhoz, hogy az óceán hatást gyakoroljon a felszínre. Amint Ćuk és Rhoden írják, a Mimasnak nagy pályaexcentricitása van, ami azt jelenti, hogy a pályája nem kör, hanem elliptikus alakú. Ez az excentricitás viszont gyorsan eltűnne, ha a hold belseje könnyen tudna reagálni a Mimasra más égitestek által gyakorolt gravitációs hatásra, ami azt sugallja, hogy az óceán nem lehet 25 millió évnél idősebb.

Erre utal szerintük az is, hogy a gigantikus Herschel kráter formája nem jöhetett volna létre a mai, mindössze 20-30 kilométer vastag jégkéreg mellett, vagyis a jégkéregnek a kráter keletkezése után kellett elvékonyodnia. A jégkéreg felszín felé történő visszaszorulása azt is magyarázhatja, hogy miért nem töredezett annyira a hold felszíne, mint az Europa vagy az Enceladus holdaké.

A Mimas és óceánja Ćuk és Rhoden szerint a Szaturnusz és környezetének más rejtélyeit is segíthet megfejteni. Egy 2022-es vizsgálat azt találta, hogy egy hipotetikus, Chrysalisnak nevezett hold elvesztése lehet felelős a Szaturnusz fiatal, nagyjából mindössze 100 millió éves gyűrűrendszerének létrejöttéért. Ez az esemény kihathatott a Szaturnusz körül keringő közepes méretű holdakra is, de Lainey szerint részleteiben nem ismert, hogy mennyire változtatta meg a Mimast és az Enceladust a Chrysalis sorsa.

Azt, hogy milyen geológiai és kémiai folyamatok zajlanak a fiatal óceán aljzatán, a hold kőzetrétege és vízrétege között, Lainey szerint az Enceladuson keresztül lehetne legkönnyebben vizsgálni. A kutató szerint az Enceladus mérete, összetétele és Szaturnusztól mért távolsága hasonló a Mimaséhoz, így gejzírjeinek kémiai vizsgálatával a Mimasban zajló kémiai folyamatokra is lehetne következtetni.

„Át kell gondolnunk, miként nézhetnek ki az óceánvilágot rejtő holdak, miután a Mimast is közéjük soroltuk” – írja Ćuk és Rhoden. A szakemberek szerint a Mimas fontos tanulsággal szolgál minden kutatónak: az intuíció hasznos hipotézisek kidolgozásakor, de nem elegendő akkor, amikor következtetéseket kellene levonni. A Naprendszer, mint írják, mindig rejt majd meglepetéseket, és a kutatóknak elég nyitottnak kell lenniük a váratlan lehetőségekre ahhoz, hogy felismerjék őket.