Zklamání na Tethys a Dione

Autor: Mgr. Tomáš Petrásek

Původně vyšlo na Vzdalenesvety.cz

Tento článek o dvou satelitech Saturnu je poněkud netradiční v tom, že se nevěnuje žádnému novému a fantastickému objevu, ale naopak něčemu, co objeveno nebylo. Když něco hledáme a nenalezneme, je to možná pro mnohé zklamání, ale pro vědce je to informace (téměř) stejně významná, jako situace opačná. V tomto případě jde o gejzíry „enceladovského typu“ na dalších dvou saturnských měsících: Tethys a Dione.

Tethys i Dione byly vlastně už od dob Voyagerů, podobně jako Enceladus, podezřívány z dřívější a možná i současné geologické aktivity. Jejich povrchy rozhodně nesou stopy vnitřní činnosti, a ne jen tak ledajaké. Na Tethys najdeme gigantický kaňon Ithaca Chasma, který se svou délkou 2 000 km obkružuje skoro tři čtvrtiny celého měsíce, je až sto kilometrů široký a místy i pět kilometrů hluboký. Zadní polokouli Dione zase zdobí síť zvláštních světlých stříkanců (wispy terrain). Ze snímků Voyagerů se soudilo, že jde o výlevy kryolávy nebo oblasti zasažené spadem ledových částeček z vulkánů. Cassini však ukázal,že ve skutečnosti jde o série zlomů, protínající starší kráterovaný terén. To ukazuje, že na obou ledových tělesech v minulosti probíhaly tektonické pohyby – byť jde o struktury méně rozsáhlé a zároveň starší než na Enceladu. Na Dione se vyskytují i možné stopy kryovulkanismu.

V roce 2007 bylo publikováno pozorování sondy Cassini (Burch a kol., 2007), podle nějž jsou tyto dva satelity zdrojem plazmatu – ionizovaných fragmentů vodních molekul, a to v množství větším, než by odpovídalo mrtvým ledovým koulím. Jakoby tam odněkud prýštila vodní pára, podobně jako na Enceladu…

Krátery na Dione, zvané Metiscus a Murranus (na snímku uprostřed), byly přinejmenším modifikovány vnitřní geologickou činností tělesa, možná ale vůbec nejde o krátery impaktního původu, ale o kryovulkanická centra, od ostatních kráterů v dané oblasti se totiž dost liší. Ať tak či onak, tyto útvary jsou dokladem toho, že na Dione v minulosti probíhala vnitřní geologická činnost.

Logickým dalším krokem byl pokus gejzíry identifikovat na snímcích kamer. V detekci podobných nenápadných jevů pomáhá astronomům jednoduchá optická zákonitost. Když budeme snímkovat těleso s pevným povrchem, osvětlené z různých stran, bude se jeho jasnost měnit poměrně jednoduše. Když je fázový úhel nejmenší, laicky řečeno když je daný satelit zrovna v úplňku, je také nejjasnější. Jak fázový úhel roste, vidíme stále se tenčící srpek, a jas tělesa klesá. Když je ale přítomna atmosféra nebo něco jí podobného, jako například výtrysk par a ledových částic, je to poněkud jiné. Tento rozptýlený materiál v těsném okolí měsíce rozptyluje světlo (podobně jako třeba nasvícený cigaretový kouř) a je viditelný i tehdy, když je samotné těleso zcela ponořeno ve tmě. Právě za takových podmínek se nejlépe snímkují gejzíry na Enceladu. Když je Enceladus v „novu“, rozzáří se výtrysky par a ledového prachu tak, že je to (alespoň na použité vlnové délce dvou mikronů) srovnatelné s jasem samotného Enceladu v úplňku, a to už je co říct!

Stejný postup byl vyzkoušen i v případě sousedních satelitů Mimas, Tethys a Dione. Bohužel bez sebemenších výsledků. Tato tělesa se jeví jako fádní koule, které při osvětlení zezadu nezjasní ani za mák (Buratti a kol., 2011).

Nepřítomnost důkazu ovšem ještě není nutně důkazem nepřítomnosti. Kdyby byla aktivita na daných satelitech zhruba 100x nižší než enceladovská, zachycena by nebyla, stejně jako v případě, kdyby gejzír během snímkování nebyl viditelný nad okrajem satelitu. Důležité je si také uvědomit, že tato tělesa mají silnější gravitační pole než Enceladus, úniková rychlost je tu zhruba dvojnásobná. Kryovulkanická zrna pohybující se na parabolické dráze (únikové rychlosti dosahuje i na Enceladu jen malá část) by proto dosahovala mnohem menší výšky, a dopadla by dříve. To znamená, že stejně silný kryovulkán by na Dione či Tethys vytvořil prostorově mnohem menší a zřejmě i řidší fontánu vyvrženého prachu než na Enceladu, a šance na detekci by byla přiměřeně menší. Ostatně kdyby se jednalo o především plynný výtrysk s minimem rozptýlených prachových částic, byla by viditelnost v rozptýleném světle prakticky nulová.

Když se vrátíme k původním publikacím z roku 2007, informujícím o produkci plazmatu na Dione a Tethys, negativní výsledek optického pátrání nás nemusí vůbec překvapovat: Produkce páry na Dione měla být 300 – 500x nižší než na Enceladu! Pokud by tomu odpovídala i nápadnost na snímcích kamer, ležel by takový kryovulkán pod detekčním limitem uváděným v současné práci.Současný výsledek by tedy neměl být chápán tak, že na Tethys a Dione žádné kryovulkány nejsou, pouze to, že tam nejsou žádné kryovulkány větší a nápadnější, než se předpokládalo, což vlastně ani nemůžeme označit za pořádné zklamání. Musíme prostě hledat dál a pečlivěji.

Ale i kdybychom nenašli nic, stále by to neznamenalo, že zmíněná tělesa musejí být nutně mrtvá. Třeba jenom hluboce spí. Enceladovské kryovulkány se podle všeho podobají pozemským sopkám také v tom, že většinu času nenápadně podřimují a k životu se probouzejí jen na relativně krátkou dobu, jednou za několik miliónů let. Jejich „přistižení při činu“ je spíše projevem neuvěřitelně šťastné náhody než čehokoli jiného. I kdyby pro nás Enceladovy sestry Dione a Tethys neměly přichystanou podobnou salvu na uvítanou, mohli bychom jim to zazlívat?

Odkazy a zdroje

B.J. Buratti – S.P. Faulk – J. Mosher – K.H. Baines – R.H. Brown – R.N. Clark – P.D. Nicholson: Search for and limits on plume activity on Mimas, Tethys, and Dione with the Cassini Visual Infrared Mapping Spectrometer (VIMS). Icarus, Volume 214, Issue 2, August 2011, Pages 534-540
Burch, J. L. – Goldstein, J. – Lewis, W. S. – Young, D. T. – Coates, A. J. – Dougherty, M.K. – André, N.: Tethys and Dione as sources of outward-flowing plasma in Saturn’s magnetosphere, Nature, 447(7146), 2007: 833–835.
Leisner, S. – Khurana, K. K. et al.: Observations of Enceladus and Dione as Sources for Saturn‘s Neutral Cloud. In: 38th Lunar and Planetary Science Conference, March 12–16, 2007, League City, Texas, abstract no. 1425.
LAKDAWALLA, Emily: Tethys and Dione don’t seem to be active after all, The Planetary Society Blog
TYTELL, David: Saturn’s Other Gassy Moon, Sky and Telescope Online, March 13, 2007
PETRÁSEK, Tomáš – DUSZEK, Igor: Vzdálené světy II., Triton, 2010.