В 2005 году, автоматическая межпланетная станция «Кассини» впервые отправила на Землю снимки ледяного спутника Сатурна — Энцелада. На полученных изображениях были отчетливо видны трещины в ледяной поверхности спутника («тигровые полосы»), извергающие водяной пар и фрагменты льда. Для планетологов это открытие стало настоящей неожиданностью, потому что учёные даже не могли предположить, что столь маленький, по астрономическим меркам, спутник — всего 500 километров в диаметре — являются столь активным объектом Солнечной системы. После анализа этих снимков учёные выдвинули гипотезу, согласно которой под ледяной поверхностью Энцелада находится резервуар с водой. Недавно, используя гравитационные измерения, собранные «Кассини», исследователи подтвердили, что под тигровыми полосами вблизи Южного полюса спутника действительно находится большой подповерхностный океан.
По словам David Stevenson, профессора планетологии в Калифорнийском технологическом институте, который является экспертом в области исследования интерьеров планетарных тел, впервые учёные использовали геофизический метод для определения внутренней структуры Энцелада, и полученные ими данные показали, что действительно в районе Южного полюса спутника, на глубине примерно 50 км под его ледяной поверхностью находится огромный, возможно, региональный океан. Он отмечает, что это открытие предоставляет планетологам возможность с научной точки зрения объяснить, почему из тигровых полос на поверхности Южного полюса Энцелада исходит водяной пар, насыщенный гранулами льда.
David Stevenson — один из авторов статьи, описывающей открытие, которая была опубликована в последнем выпуске журнала «Science». Ведущим автором публикации является Luciano Less из Sapienza University of Rome.
В течение трёх облётов «Кассини» вокруг Экцелада — с апреля 2010 по май 2012 года — учёные собрали очень точные измерения траектории автоматической межпланетной станции, путём отслеживания микроволнового сигнала Сетью дальней космической связи NASA (Deep Space Network). Гравитационное влияние планетарного тела, в частности Энцелада, незначительно изменяло курс полёта межпланетной станции. Измеряя эффект таких отклонений на частоте сигнала «Кассини» в тот момент, когда АМС пролетала мимо спутника, учёные могли установить особенности гравитационного поля Энцелада. Эта информация в свою очередь показала детали распределения массы внутри спутника.
По словам Stevenson, это — действительно единственный способ узнать о внутренней структуре посредством дистанционного зондирования. Для проведения более точных измерений понадобилась бы установка сейсмометров на поверхности Энцелада — что в ближайшее время точно не планируется.
Ключевой особенностью гравитационных данных была, так называемая, «аномалия отрицательной массы» в районе Южного полюса ледяного спутника. Проще говоря, такие аномалии возникают, когда в определённом месте массы меньше, чем в случае однородного сферического тела. Зная о специфических тигровых полосах, учёные ожидали обнаружить аномалию отрицательной массы, тем не менее, она оказалось намного меньше, нежели прогнозировали учёные.
Такая компенсация массы обычна характерна планетарным телами, в том числе и Земле. В некоторых случаях отсутствие материала на поверхности компенсируется наличием на глубине более плотного материала. И наоборот, наличие дополнительного материала на поверхности компенсируется менее плотным глубинным материалом. Когда были полученные первые гравитационные измерения Земли в районе Индии, учёные установили, что Эверест не производит большую часть этого влияния. Сегодня достоверно известно, что, как и большинство горных систем на нашей планете, Эверест компенсируется менее плотным «корнем», простирающимся на десятки километром вглубь Земли. Иными словами, возвышение материала выше поверхности компенсируется сокращением плотности на глубине.
В случае с Энцеладом, это противоположность верна. Отсутствие материала в поверхности компенсируется наличием на глубине материала, плотность которого больше, чем у льда. По словам Stevenson, единственный «разумный кандидат на роль этого материала» — это вода. Тигровые полосы в районе Южного полюса указывают на то, что на глубине порядка 50 км находится слой воды или океан — аномалия положительной массы, подытоживает учёный.
Хотя никто не может сказать наверняка, исходит ли вода, замеченная на поверхности ледового спутника, именно их этого подповерхностного океана, учёные полагают, что это вполне возможно.
