Kể từ khi tàu vũ trụ Cassini lần đầu tiên phát hiện ra hơi nước và băng phun ra từ các vết nứt trên bề mặt đóng băng Enceladus, năm 2005, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng một hồ chứa nước lớn nằm bên dưới bề mặt băng giá đó, có thể làm nhiên liệu cho các luồng. Giờ đây, các phép đo trọng lực được thu thập bởi Cassini đã xác nhận rằng mặt trăng sao Thổ hấp dẫn này thực tế có một đại dương dưới đáy biển lớn gần cực nam của nó.
Lần đầu tiên, chúng tôi đã sử dụng một phương pháp địa vật lý để xác định cấu trúc bên trong của Enceladus và dữ liệu cho thấy thực sự có một đại dương khu vực rộng lớn, có thể nằm cách bề mặt cực nam khoảng 50 km, David Stevenson từ Caltech, một đồng tác giả trên một bài báo về phát hiện này, được công bố trên tạp chí Science. Sau đó, điều này cung cấp một câu chuyện khả thi để giải thích tại sao nước chảy ra từ những vết gãy này mà chúng ta thấy ở cực nam.
Trên ba con ruồi riêng biệt vào năm 2010 và 2012, tàu vũ trụ đã đi qua trong phạm vi 100 km của Enceladus, hai lần trên bán cầu nam và một lần trên bán cầu bắc.
Trong quá trình bay, tàu kéo hấp dẫn đã thay đổi đường bay của tàu vũ trụ, hơi thay đổi, chỉ thay đổi vận tốc của nó chỉ 0,2 0,230,3 mm mỗi giây.
Nhỏ như những sai lệch này, chúng có thể được phát hiện trong các tín hiệu vô tuyến của tàu vũ trụ khi chúng được chiếu ngược trở lại Trái đất, cung cấp một phép đo về mức độ hấp dẫn của Enceladus dọc theo quỹ đạo tàu vũ trụ. Những phép đo này sau đó có thể được sử dụng để suy ra sự phân bố khối lượng bên trong mặt trăng.
Ví dụ, trọng lực cao hơn mức trung bình ’dị thường có thể gợi ý sự hiện diện của một ngọn núi, trong khi chỉ số thấp hơn mức trung bình có nghĩa là thâm hụt khối lượng.
Trên Enceladus, các nhà khoa học đã đo được sự bất thường khối lượng âm ở bề mặt cực nam, kèm theo một số dương khoảng 30-40 km bên dưới.
Bằng cách phân tích chuyển động của tàu vũ trụ, theo cách này, và tính đến địa hình của mặt trăng mà chúng ta thấy bằng máy ảnh Cassini, chúng ta được đưa ra một cửa sổ vào cấu trúc bên trong của Enceladus, tác giả chính của Luciano Iess.
Đây thực sự là cách duy nhất để tìm hiểu về cấu trúc bên trong từ viễn thám, theo ông Stev Stevenson.
Cách duy nhất để có được các phép đo chính xác hơn là đặt máy đo địa chấn trên bề mặt Enceladus. Và điều đó sẽ không xảy ra bất cứ lúc nào sớm.
Stevenson cho biết tính năng chính trong dữ liệu trọng lực là sự bất thường khối lượng âm ở cực nam Enceladus. Điều này xảy ra khi có ít khối lượng ở một vị trí cụ thể hơn so với dự kiến trong trường hợp cơ thể hình cầu đồng nhất. Vì có một vùng trũng được biết đến ở bề mặt cực nam Enceladus, các nhà khoa học dự kiến sẽ tìm thấy một sự bất thường khối lượng âm. Tuy nhiên, sự bất thường nhỏ hơn một chút so với dự đoán chỉ bởi trầm cảm.
Sự nhiễu loạn trong chuyển động của tàu vũ trụ có thể được giải thích đơn giản nhất bởi mặt trăng có cấu trúc bên trong không đối xứng, sao cho lớp vỏ băng phủ lên mặt nước lỏng ở độ sâu khoảng 30 phút40 km ở bán cầu nam, Em Iess nói.
Trong khi dữ liệu trọng lực không thể loại trừ đại dương toàn cầu, một vùng biển kéo dài từ cực nam đến vĩ độ 50 độ S phù hợp nhất với địa hình mặt trăng và nhiệt độ địa phương cao được quan sát xung quanh các khe nứt - được gọi là sọc hổ hổ ở cực nam Enceladus.
Nhiều người đã nói Enceladus là một trong những nơi tốt nhất trong Hệ Mặt trời để tìm kiếm sự sống. Nhà khoa học đáng chú ý Carolyn Porco và Chris McKay đã có một bài báo gần đây có tựa đề, theo dõi Plume: The Habitability of Enceladus, ' bể chứa carbon hữu cơ, nitơ có sẵn về mặt sinh học, nguồn năng lượng oxi hóa khử và muối vô cơ mà các mẫu từ chùm phun ra ngoài không gian có thể truy cập được với nhiệm vụ bay với chi phí thấp. Không có thế giới nào khác có chỉ dẫn được nghiên cứu kỹ về các điều kiện có thể ở được.
Những phát hiện mới nhất của Cassini khiến cho sứ mệnh của Enceladus trở nên hấp dẫn hơn nữa.
Paper in Science (paywall), Trường trọng lực và cấu trúc bên trong của Enceladus.
Nguồn: ESA, Caltech
