49^ο ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΑΘΗΝΩΝ

Πρόλογος   Εισαγωγή: Πλανητικά Καιρικά Φαινόμενα    Ερμής    Αφροδίτη    Άρης     Δίας    Κρόνος    Ουρανός    Ποσειδώνας    Πλούτωνας    Δορυφόροι 

 Γη      Επίλογος    ΕΤΗΣΙΑ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ 2019     Βιβλιογραφία

Δορυφόροι

Ένας τεράστιος ωκεανός κρύβεται στον δορυφόρο του Δία Γανυμήδη

  Ο Γανυμήδης ή Δίας III είναι ο πιο ογκώδης, φωτεινός και μεγαλύτερος φυσικός δορυφόρος του πλανήτη Δία αλλά και του Ηλιακού συστήματος, με  διάμετρο 5.268χιλιόμετρα. Είναι μεγαλύτερος ακόμη και από τον πλανήτη Ερμή και τον νάνο πλανήτη Πλούτωνα. Επειδή είθισται στην Αστρονομία αντί του ονόματος του δορυφόρου να χρησιμοποιείται ο αύξων αριθμός εκάστου (κατά σειρά απόστασης από τον πλανήτη) ο Γανυμήδης συμβολίζεται με τον λατινικό αριθμό ΙΙΙ και καλείται «τρίτος» δορυφόρος του Δία, αν και στη πραγματικότητα είναι ο τέταρτος στη σειρά.    Ολοκληρώνοντας μια περιστροφή σε περίπου επτά ημέρες, ο Γανυμήδης συμμετέχει σε μία τροχιακή απήχηση 1:2:4 με τα φεγγάρια Ευρώπη και  Ιώ, αντίστοιχα. Ο Γανυμήδης φαίνεται να είναι πλήρως διαφοροποιημένος, αποτελούμενος από ένα πυρήνα θειούχου σιδήρου, πυριτικό μανδύα και έναν εξωτερικό μανδύα πάγου. Το μοντέλο αυτό υποστηρίζεται από την χαμηλή τιμή της αδιάστατης ροπής αδράνειας (0,3105 ± 0.0028). Στην πραγματικότητα, ο Γανυμήδης έχει τη μικρότερη ροπή αδράνειας μεταξύ των σωμάτων του ηλιακού συστήματος. Η ύπαρξη ενός υγρού, πλούσιου σε σίδηρο πυρήνα παρέχει μια φυσική εξήγηση για το εγγενές μαγνητικό πεδίο του Γανυμήδη που ανιχνεύτηκε από τον Γαλιλαίο. Η επαγωγή στον υγρό σίδηρο, ο οποίος έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, είναι το πιο λογικό μοντέλο παραγωγής του μαγνητικού πεδίου.  Η επιφάνεια του Γανυμήδη είναι ένα μείγμα δύο διαφορετικών τύπων εδαφών. Το ένα είναι πολύ παλιό, με πολλούς κρατήρες και σκοτεινές περιοχές, και ένα νεώτερο με φωτεινές περιοχές σημαδεμένο με ένα εκτεταμένο τόξο ρηγμάτων και ραβδώσεων που έχουν τεκτονική προέλευση αν και οι λεπτομέρειες μας είναι ακόμη άγνωστες. Το σκούρο έδαφος, το οποίο περιλαμβάνει περίπου το ένα τρίτο της επιφάνειας, περιέχει άργιλο και  οργανικές ύλες που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν τη σύνθεση των αντικειμένων με τα οποία οι δίιοι δορυφόροι συγκρούστηκαν.  Μια σημαντική ανακάλυψη του Γαλιλαίου ήταν η ύπαρξη μαγνητόσφαιρας στον Γανυμήδη, κάτι που σημαίνει ότι ο δορυφόρος αυτός έχει το δικό του μαγνητικό πεδίο. Λόγω του μαγνητικού αυτού πεδίου είναι πιθανή και η ύπαρξη ενός ρευστού πυρήνα από σίδηρο ή από αγώγιμο αλατισμένο νερό που βρίσκεται κάτω από τον παγωμένο φλοιό του. Άλλες πάλι μετρήσεις μας έδειξαν την πιθανή ύπαρξη ιονόσφαιρας ενώ κάτω από την ιονόσφαιρα πρέπει να υπάρχει και μια πολύ λεπτή και αραιή ατμόσφαιρα.

   Κάτω από τη λεπτή, παγωμένη επιφάνειά του, ο Γανυμήδης, διαθέτει έναν τεράστιο ωκεανό αλμυρού νερού που είναι μεγαλύτερος απ' όλες τις θάλασσες της Γης μαζί. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ο ωκεανός αυτός φτάνει σε βάθος τα 100 χιλιόμετρα –είναι δηλαδή δέκα φορές βαθύτερος από τους ωκεανούς της Γης– και βρίσκεται κάτω από μια κρούστα πάγου, πάχους 150 χιλιομέτρων.  Δεδομένου ότι το αλμυρό νερό είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού, η κίνηση του ωκεανού επηρεάζει το μαγνητικό πεδίο.

Καλλιστώ

  Η Καλλιστώ  ή Δίας IV είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος φυσικός δορυφόρος του πλανήτη Δία αλλά και ο τρίτος του Ηλιακού συστήματος. Σύμφωνα με τις μέχρι σήμερα γνώσεις μας η Καλλιστώ φέρει λεπτότατη και αραιότατη ατμόσφαιρα από διοξείδιο του άνθρακα σε πολύ μεγάλο ποσοστό, ενώ η επιφάνειά της καλύπτεται από πάγο και κρατήρες.  Αποτελείται από έναν βραχώδη πυρήνα που είναι περιτριγυρισμένος από έναν παγωμένο μανδύα νερού. Η επιφάνειά της καλύπτεται από σκοτεινά πετρώματα, αν και η Καλλιστώ είναι στην πραγματικότητα μισή βράχια και μισή πάγος. Όπου κι αν χτυπήσει κάποιος μετεωρίτης ξεπετάγεται νερό, για να παγώσει αμέσως μετά πάνω στην επιφάνεια.

Ιώ

  Η Ιώ είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τη Σελήνη (περίπου κατά πέντε τοις εκατό), με ακτίνα 1.821,3 χιλιομέτρων και μάζα 8.9319×1022 kg (περίπου 21 τοις εκατό μεγαλύτερη της Σελήνης). Έχει ελαφρά ελλειψοειδές σχήμα με τον μεγαλύτερό της άξονα στραμμένο προς τον Δία.  Έχει την τρίτη μεγαλύτερη μάζα και όγκο, μετά το Γανυμήδη και την Καλλιστώ. Γεωλογικά είναι το πιο δραστήριο σώμα στο Ηλιακό μας σύστημα επειδή βρίσκεται αιχμαλωτισμένη σε μια βαρυτική παγίδα ανάμεσα στο Δία και τους γειτονικούς δορυφόρους Ευρώπη Γανυμήδη και Καλλιστώ, που την έλκουν από διαφορετικές συνεχώς γωνίες. Μέσα σ’ αυτές τις παλιρροϊκές δυνάμεις η επιφάνεια του εδάφους της Ιούς ανεβοκατεβαίνει συνεχώς. Οι παλίρροιες θερμαίνουν το εσωτερικό της λιώνοντας τους βράχους, που μαζί με θειούχα αέρια ξεπετάγονται στην επιφάνεια με βίαιες ηφαιστειακές εκρήξεις. Ορισμένα από τα 400 ενεργά ηφαίστειά της εκτοξεύουν τα πυρακτωμένα τους υλικά σε ύψος εκατοντάδων χιλιομέτρων, ενώ καπναγωγοί διοξειδίου του θείου απελευθερώνονται από το εσωτερικό και ανερχόμενοι παγώνουν και πέφτουν πάλι στο έδαφος σαν όμορφο χρωματιστό χιόνι που καλύπτει την Ιώ με ρυθμό 10 εκατοστών το χρόνο. Με αυτό το ρυθμό, η Ιώ θα μπορούσε να αναποδογυρίσει τον εαυτό της μέσα σε μερικά μόνο εκατομμύρια χρόνια. Η ηφαιστειακή της δραστηριότητα χρωματίζει την επιφάνεια της με διάφορες κόκκινες, κίτρινες, λευκές, πράσινες και μαύρες αποχρώσεις. Στην ίδια έντονη δραστηριότητα οφείλεται και το μεγάλο ύψος που έχουν ορισμένα από τα βουνά της που φτάνουν σε ύψος μεγαλύτερο από το όρος Έβερεστ της Γης. Στο εσωτερικό της υπάρχει ένας μεταλλικός πυρήνας (μάλλον από σίδηρο και θειικό σίδηρο) με διάμετρο 900 χιλιομέτρων, ενώ νεότερες πληροφορίες αναφέρουν ότι ο δορυφόρος αυτός αποτελείται από δύο στρώματα. Πάνω από τον πυρήνα υπάρχει ένας μανδύας με μερικώς ρευστά πετρώματα και λεπτό φλοιό. Την Ιώ περιβάλλει (σε απόσταση μέχρι και έξι ακτίνες Ιούς από την επιφάνεια) ένα νέφος ουδέτερου ατόμων θείου, οξυγόνου νατρίου και καλίου. Αυτά τα σωματίδια προέρχονται από την ανώτερη ατμόσφαιρα της Ιούς και διεγείρονται από συγκρούσεις με ιόντα στον τόρο πλάσματος και από άλλες διεργασίες και γεμίζουν την σφαίρα Χιλ της Ιούς, όπου η βαρύτητα της Ιούς είναι ισχυρότερη από του Διός. Μέρος αυτού του υλικού διαφεύγει από τη βαρυτική έλξη της Ιούς και τίθεται σε τροχιά γύρω από το Δία. Σε μια περίοδο 20 ωρών, αυτά τα σωματίδια διασπείρονται από την Ιώ και δημιουργούν ένα ουδέτερο νέφος σε σχήμα μπανάνας όπου μπορεί να απλωθεί σε απόσταση έξι φορές μεγαλύτερη της ακτίνας του Διός γύρω από την Ιώ, είτε στο εσωτερικό της τροχιάς της Ιούς και μπροστά από αυτήν είτε εκτός αυτής και πίσω αυτήν. Η διαδικασία σύγκρουσης που ενεργοποιεί αυτά τα σωματίδια περιστασιακά επίσης προσδίδει στα ιόντα νατρίου στον τόρο πλάσματος ένα ηλεκτρόνιο, αφαιρώντας αυτά τα νέα "γρήγορα" ουδέτερα σωματίδια από τον τόρο. Αυτά τα σωματίδια διατηρούν την ταχύτητα τους (70 km/s, συγκριτικά με την ταχύτητα τροχιακής περιστροφής της Ιούς στα 17 km/s ), κι ούτως εξέρχονται ως πίδακες που απομακρύνονται από την Ιώ.

Ευρώπη

   Η Ευρώπη  ή Δίας II είναι ο τέταρτος μεγαλύτερος φυσικός δορυφόρος του πλανήτη Δία. Η Ευρώπη, σχεδόν σφαιρικό σώμα, έχει διάμετρο 3.122 χιλιόμετρα, δηλαδή κατά 10% μικρότερη από τη διάμετρο της Σελήνης ή 4 φορές μικρότερη της γήινης. Ο όγκος όμως της Ευρώπης είναι μόλις το 1,5% του γήινου και η έκταση της επιφάνειας το 6% της γήινης. Η μέση απόστασή της από το κέντρο του Δία είναι 671.079 χιλιόμετρα. Ο δορυφόρος διαθέτει μια αραιότατη ατμόσφαιρα από οξυγόνο και μία από τις πλέον λείες επιφάνειες στο Ηλιακό Σύστημα. Εξαιτίας της πιθανής υπάρξεως υπόγειου ωκεανού κάτω από την παγωμένη της επιφάνεια, η Ευρώπη αναφέρεται ως πιθανό λίκνο εξωγήινης ζωής. Μέχρι σήμερα μόνο από κοντινά περάσματα (flybys) διαστημοπλοίων υπάρχουν πληροφορίες.

O ωκεανός της Ευρώπης σε illustration της NASA

  Η Ευρώπη, όπως και οι γεωειδείς πλανήτες, αποτελείται κυρίως από πυριτικά πετρώματα . Διαθέτει ένα εξωτερικό στρώμα νερού πάχους περίπου 100 χιλιομέτρων, του οποίου τουλάχιστον το εξωτερικό τμήμα έχει παγώσει. Μαγνητικά δεδομένα από την διαστημική συσκευή Γαλιλαίος, το πρώτο διαστημόπλοιο στην ιστορία που έγινε τεχνητός δορυφόρος του Δία (1995 ως 2003), αποδεικνύουν ότι η Ευρώπη παράγει επαγόμενο μαγνητικό πεδίο από την αλληλεπίδραση με το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του Δία, γεγονός που με τη σειρά του υποδεικνύει την παρουσία ενός αγώγιμου στρώματος κάτω από την επιφάνεια. Το στρώμα αυτό είναι πιθανότατα ένας ωκεανός υγρού νερού με αρκετά άλατα διαλυμένα ώστε να καθίσταται αγώγιμος ηλεκτρικά.    Η Ευρώπη πιθανώς να έχει στο κέντρο της και ένα μεταλλικό πυρήνα από σίδηρο. Πιστεύεται ότι κάτω από την επιφάνεια υπάρχει ένα στρώμα υγρού νερού που θερμαίνεται από την προαναφερθείσα παλιρροϊκή θέρμανση. Η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της Ευρώπης είναι -170 °C (ελάχιστη -223 °C, στους πόλους, και μέγιστη -148 °C, στον ισημερινό) και έτσι το επιφανειακό νερό είναι μονίμως παγωμένο. Οι πρώτες ενδείξεις ενός υπόγειου ωκεανού ήρθαν από θεωρητικές επεξεργασίες της παλιρροϊκής θέρμανσης. Οι επιστημονικές ομάδες οι αρμόδιες για τις εικόνες των διαστημοπλοίων Galileo και Voyager  υποστήριξαν μετά ότι τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της Ευρώπης επίσης δικαιολογούν την ύπαρξη υπόγειου ωκεανού. Το πιο καλό παράδειγμα είναι οι χαοτικές δομές, που πολλοί ερμηνεύουν ως αποτέλεσμα επανειλημμένων τήξεων και επαναστερεοποιήσεων. Αυτή η ερμηνεία ωστόσο είναι έντονα αμφιλεγόμενη. Οι περισσότεροι γεωλόγοι που έχουν μελετήσει τον δορυφόρο προτιμούν το λεγόμενο «μοντέλο παχέος πάγου», κατά το οποίο ο ωκεανός έχει σπανίως ή και ποτέ αλληλεπιδράσει με την επιφάνεια. Τα διαφορετικά πρότυπα δίνουν τιμές για το πάχος του εξωτερικού κελύφους πάγου μεταξύ 500 μέτρων και δεκάδων χιλιομέτρων.

    Το κυριότερο στοιχείο που συνηγορεί για το «μοντέλο παχέος πάγου» είναι οι μεγαλύτεροι κρατήρες, που περιβάλλονται από ομόκεντρους δακτυλίους και φαίνονται να είναι γεμάτοι με σχετικώς επίπεδο και πρόσφατο πάγο. Από αυτό το γεγονός και από υπολογισμούς της παραγόμενης θερμότητας από τις παλιρροϊκές δυνάμεις, εκτιμάται ότι το πάχος του εξωτερικού κελύφους πάγου είναι περί τα 10 ως 30 χιλιόμετρα, που όμως περιλαμβάνουν ένα «μαλακό» στρώμα «θερμού πάγου». Τότε, ο υγρός ωκεανός από κάτω θα μπορούσε να έχει βάθος έως και 100 χιλιόμετρα.

  Το λεγόμενο «μοντέλο του λεπτού πάγου» συνάγεται από τον σχηματισμό μίνι-οροσειρών και κάμψεων του κελύφους του πάγου. Σύμφωνα με αυτό, το στερεό κέλυφος θα μπορούσε να έχει πάχος μόλις 200 μέτρα και το υγρό εσωτερικό της Ευρώπης ξεχύνεται συχνά στην επιφάνεια μέσα από ανοικτές ρωγμές.

  Παραπέρα ισχυρή ένδειξη για την ύπαρξη του ωκεανού είναι όπως προαναφέρθηκε το μαγνητικό πεδίο του δορυφόρου, που αλληλεπιδρά με εκείνο του Δία. Ο ωκεανός θα πρέπει να έχει αρκετά άλατα ώστε να είναι αγώγιμος, και πράγματι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα σκούρα κόκκινα γραμμικά χαρακτηριστικά στην επιφάνεια μπορεί να είναι πλούσια σε άλατα όπως το θειικό μαγνήσιο, που απέθεσε το νερό που ξεχύθηκε στην επιφάνεια.

  Το 2012, το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ παρατήρησε στην επιφάνεια της Ευρώπης δόμες που ερμηνεύτηκαν ως πίδακες υδρατμών, με ύψος που φτάνει τα 200 χιλιόμετρα. Επιπλέον στοιχεία για την ύπαρξή τους παρουσιάστηκαν το 2016.

Ο Τιτάνας και η Γη είναι τα μόνα σώματα του ηλιακού μας συστήματος, όπου έχουν βρεθεί μόνιμες υγρές επιφάνειες, όπως λίμνες, ποτάμια και θάλασσες.

  Ο Τιτάνας (ή Saturn VI) είναι ο μεγαλύτερος από τους φυσικούς δορυφόρους του πλανήτη Κρόνου και o δεύτερος μεγαλύτερος δορυφόρος στο ηλιακό μας σύστημα, μετά τον δορυφόρο Γανυμήδη του πλανήτη Δία. Στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα κυριαρχεί το άζωτο καθώς και υδρογονάνθρακες, που του δίνουν μια θολή πορτοκαλί απόχρωση. Οι υδρογονάνθρακες είναι η βάση για τα αμινοξέα που είναι απαραίτητα για να δημιουργηθεί ζωή. Περίπου 500 χιλιόμετρα πάνω απ' την επιφάνειά του, η ατμόσφαιρα τελειώνει σε μια άλω φορτισμένων σωματιδίων. Το 2004, η διαστημοσυσκευή Κασσίνι, τόσο με μετρήσεις απ' το διάστημα όσο και από τα στοιχεία του εξερευνητικού σκάφους Χόϋχενς, που προσεδαφίστηκε στην επιφάνεια του δορυφόρου, μας έδειξε ότι, σχεδόν σίγουρα, ωκεανοί δεν υπάρχουν. Οι σκοτεινές περιοχές που παρατηρούνται στο υπέρυθρο, αποδείχτηκε μετά από μετρήσεις και με το ραντάρ του σκάφους ότι είναι τεράστιες εκτάσεις γεμάτες με αμμόλοφους και σκεπασμένες, ίσως, από κάποιο οργανικό υλικό.

Αμμόλοφοι στον Τιτάνα

  Το Σεπτέμβριο του 2006 επίσης, το Κασσίνι εντόπισε λίμνες υδρογονανθράκων κοντά στο βόρειο πόλο του δορυφόρου, οι οποίες πιστεύεται ότι τροφοδοτούν και την ατμόσφαιρά του με διάφορες οργανικές ενώσεις. Λίμνες επίσης ανακαλύφθηκαν και στο νότιο πόλο του δορυφόρου. Αν και στον Τιτάνα υπάρχουν γεωλογικοί σχηματισμοί που πιθανόν προκλήθηκαν από τη ροή κάποιου υγρού, το πιθανότερο είναι ότι στον Τιτάνα σχηματίζονται απλώς εποχιακές ή ημιμόνιμες λίμνες και ρυάκια από τη βροχή υδρογονανθράκων που πέφτει κατά καιρούς. Στους πόλους του Τιτάνα όμως, λόγω της ασθενούς θερμότητας που δέχονται κάθε καλοκαιρία, σχηματίζονται νέφη από την εξάτμιση μεθανίου, τα οποία στη συνέχεια δίνουν ισχυρές βροχές. Από την άλλη, οι τροπικοί είναι πολύ πιο ξηροί, όμως το Κασίνι εντόπισε μια μεγάλη τροπική λίμνη με έκταση 2.400 τετραγωνικά χιλιόμετρα και βάθος περίπου ένα μέτρο. Θεωρείται ότι η λίμνη τροφοδοτείται υπόγεια με μεθάνιο, το οποίο στη συνέχεια εξατμίζεται. Η λίμνη μπορεί να είναι η αρχή του κύκλου του μεθανίου (αντίστοιχου του κύκλου του νερού) στο Τιτάνα, το σημείο στο οποίο το μεθάνιο φτάνει στην επιφάνεια. Η λίμνη φαίνεται να προσφέρει μια όαση στους τροπικούς του Τιτάνα, όπου πιστεύεται ότι βρίσκονται θίνες και είναι υποψήφια για την παρουσία ζωής. Η μέση θερμοκρασία στην επιφάνειά του είναι -178oC και η ατμοσφαιρική πίεση είναι 60% μεγαλύτερη από αυτή της Γης (1,6 atm). Η μέση θερμοκρασία του Τιτάνα επιτρέπει στο μεθάνιο να υπάρχει σε υγρή, αέρια και στερεή μορφή, όπως το νερό στη Γη, και παρουσιάζει σε αντιστοιχία με το υδρολογικό κύκλο, το κύκλο του μεθανίου. Ο Τιτάνας, ο οποίος έχει διάμετρο 5.150 χιλιομέτρων  και πιθανότητες να φιλοξενεί κάποιες μορφές ζωής όπως εξωγήινα βακτήρια, είναι ο μόνος δορυφόρος στο ηλιακό σύστημα μας, ο οποίος διαθέτει πυκνή ατμόσφαιρα και ένα πλήρη «υδρολογικό» κύκλο όπως η Γη, ο οποίος όμως βασίζεται στο μεθάνιο και όχι στο νερό. Στον Τιτάνα βρέχει συχνά, αλλά τα νέφη του ρίχνουν στην επιφάνεια μεθάνιο, αιθάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες. Η βαριά και θολή ατμόσφαιρα του κρύβει την επιφάνεια του δορυφόρου, πράγμα που έχει δυσκολέψει τους επιστήμονες να αποκτήσουν μια σφαιρική και ολοκληρωμένη εικόνα του μέχρι σήμερα.

Παγωμένοι πίδακες του Εγκέλαδου, όπως τους απεικόνισε η διαστημοσυσκευή Cassini

  Ο Εγκέλαδος είναι ένα από τα μόλις τρία σώματα στο εξωτερικό Ηλιακό σύστημα (μαζί με τον δορυφόρο Ιώ του Δία και τον δορυφόρο Τρίτωνα του Ποσειδώνα) στα οποία έχουν παρατηρηθεί ηφαιστειακού τύπου εκρήξεις. Η ανάλυση του εξερχόμενου υλικού υποδεικνύει ότι προέρχεται από δεξαμενή υπόγειου νερού σε υγρή κατάσταση, κάτι που σε συνδυασμό με ίχνη άλλων χημικών ενώσεων που ανιχνεύθηκαν στο λοφίο έχει τροφοδοτήσει συζητήσεις για την ύπαρξη απλών μορφών ζωής, ενώ έχει ενισχύσει και την άποψη ότι υλικό προερχόμενο από τον Εγκέλαδο δημιούργησε τον Δακτύλιο Το Κασσίνι πέταξε μέσα από το νέφος των υδρατμών κατά τη διέλευση της 14ης Ιουλίου 2005, γεγονός που επέτρεψε σε όργανά του όπως ο Φασματογράφος Μάζας Ιόντων και Ουδέτερων Σωματίων (INMS) και ο Αναλυτής Κοσμικής Σκόνης (CDA) να πραγματοποιήσουν απευθείας δειγματοληψία του λοφίου. Το INMS ανίχνευσε κυρίως υδρατμό, αλλά και μοριακό άζωτο, μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα. Ο CDA «ανίχνευσε μεγάλη αύξηση στον αριθμό σωματιδίων κοντά στον Εγκέλαδο», επιβεβαιώνοντας τον ρόλο του ως της βασικής πηγής τροφοδοσίας για τον Δακτύλιο E. Η ανάλυση των στοιχείων υποδεικνύει ότι το λοφίο των υδρατμών προέρχεται από κρυοηφαιστειακές ανόδους κοντά στον νότιο πόλο.

  Μια οπτική επιβεβαίωση της δραστηριότητας αυτής έγινε τον Νοέμβριο 2005, όταν το Κασσίνι απεικόνισε πίδακες κόκκων πάγου που υψώνονταν από τη νότια πολική περιοχή σε μεγάλη γωνία φάσεως (όταν ο Ήλιος βρισκόταν σχεδόν πίσω από τον Εγκέλαδο) και συνέκρινε τις εικόνες με αντίστοιχες άλλων δορυφόρων του Κρόνου. Το λοφίο αποτελείται πράγματι από πολλούς πίδακες (που ίσως οφείλονται σε αντίστοιχο αριθμό ανοιγμάτων εξόδου) μέσα σε ένα μεγαλύτερο, διάχυτο νέφος που εκτείνεται μέχρι σχεδόν 500 χλμ. από την επιφάνεια. Ο Εγκέλαδος είναι το τέταρτο σώμα στο Ηλιακό Σύστημα με επιβεβαιωμένη ηφαιστειακή δράση, μαζί με τη Γη, τον Τρίτωνα και την Ιώ.

Σύνθετος χάρτης της νότιας πολικής περιοχής του Εγκέλαδου (2007)

  Περαιτέρω παρατηρήσεις έγιναν κατά την προσέγγιση του Κασσίνι τις 12 Μαρτίου 2008. Δεδομένα από αυτήν την προσέγγιση αποκάλυψαν επιπλέον χημικά στο λοφίο, ανάμεσα στα οποία απλοί και σύνθετοι υδρογονάνθρακες, όπως προπάνιο, αιθάνιο και αιθίνιο. Το 2011 προσδιορίστηκε ότι οι πίδακες περιέχουν άλατα, κάτι που επιβεβαιώνει ότι ο εσωτερικός ωκεανός του Εγκέλαδου έρχεται σε επαφή με τα πετρώματα του δορυφόρου. Αυτό σημαίνει ότι τα διαλυμένα πετρώματα τροφοδοτούν το νερό με χρήσιμες για τους οργανισμούς χημικές ουσίες. Αυτές οι ανακαλύψεις αύξησαν ακόμη περισσότερο την πιθανότητα να υπάρχει ζωή κάτω από την επιφάνεια του Εγκέλαδου.

   Στα τέλη του 2008, οι επιστήμονες παρατήρησαν υδρατμούς στην επιφάνεια του Εγκέλαδου. Αυτό θα μπορούσε να υποδηλώνει την παρουσία νερού σε υγρή μορφή, το οποίο καθιστά δυνατό την υποστήριξη ζωής στον Εγκέλαδο. H Κάντις Χάνσεν, επιστήμονας του Jet Propulsion Lab της NASA, τέθηκε επικεφαλής μιας ερευνητικής ομάδας για να μελετήσουν τους πίδακες αφότου βρέθηκε ότι κινούνται με περίπου 2.200 χιλιόμετρα ανά ώρα. Δεδομένου ότι αυτή η ταχύτητα είναι δύσκολο να επιτευχθεί εκτός εάν πρόκειται για υγρό, αποφάσισαν να διερευνήσουν τη σύσταση των πιδάκων.

  Τελικά διαπιστώθηκε ότι στο δακτύλιο Ε περίπου το 6% των σωματιδίων περιέχουν 0.5-2% κατά μάζα άλατα του νατρίου, η οποία είναι μία σημαντική ποσότητα. Κοντά στον Εγκέλαδο, το ποσοστό των αλατούχων σωματιδίων αυξάνεται σε 70% κατ 'αριθμό και >99% κατά μάζα. Τέτοια σωματίδια πιθανότατα προέρχονται από ένα αλμυρό υπόγειο ωκεανό. Από την άλλη πλευρά, τα μικρά, φτωχά σε άλατα σωματίδια αποτελούν ομοιογενή από πυρήνωση άμεσα από την αέρια φάση. Οι πηγές των αλατούχων σωματιδίων κατανέμονται ομοιόμορφα κατά μήκος των λωρίδων τίγρης, ενώ τα άλλα σωματίδια συνδέονται στενά με τους υψηλής ταχύτητας πίδακες αερίου. Τα αλατούχα σωματίδια κινούνται αργά και ως επί το πλείστον πέφτουν πίσω στην επιφάνεια, ενώ τα γρήγορα σωματίδια διαφεύγει προς το δακτύλιο Ε, εξηγώντας τη φτωχή σε άλατα σύνθεση του.

   Η «αλμυρή» σύνθεση του νέφους δείχνει σαφώς ότι πηγή του είναι ένας υπόγειος αλμυρός ωκεανός κάτω από την επιφάνεια ή σπήλαια γεμάτα με αλμυρό νερό. Ο ωκεανός έρχεται σε επαφή με τα πετρώματα του δορυφόρου στο πυθμένα του ωκεανού, γεμίζοντάς τον με άλατα. Εναλλακτικές λύσεις δεν μπορούν να εξηγήσουν την αλατούχα σύνθεση των σωματιδίων. Επιπλέον, το Κασσίνι βρήκε ίχνη οργανικών ενώσεων σε ορισμένους κόκκους σκόνης, ενώ τα διαλυμένα πετρώματα τροφοδοτούν το νερό με χρήσιμες για τους οργανισμούς χημικές ουσίες. Επομένως, ο Εγκέλαδος είναι υποψήφιος για παρουσία εξωγήινης ζωής.

   Η παρουσία υγρού νερού κάτω από το φλοιό σημαίνει ότι υπάρχει μια εσωτερική πηγή θερμότητας. Έως σήμερα πιστευόταν ότι ήταν ένας συνδυασμός ραδιενεργού διάσπασης και παλιρροϊκών δυνάμεων, αφού οι παλιρροϊκές δυνάμεις δεν αρκούν από μόνες τους για να εξηγήσουν την παραγωγή θερμότητας.

   O Εγκέλαδος εκτοξεύει πίδακες αλμυρού νερού αναμεμειγμένου με κόκκους άμμου εμπλουτισμένης σε πυριτία, άζωτο (σε αμμωνία), και οργανικά μόρια, με συμπεριλαμβανόμενα ίχνη απλών υδρογονανθράκων όπως μεθάνιο (CH₄), προπάνιο (C₃H₈), ασετιλίνη (C₂H₂) και φορμαλδεΰδη (CH₂O), που είναι ανθρακούχα μόρια. Αυτό δείχνει ότι ίσως υπάρχει υδροθερμική δραστηριότητα —μια πηγή ενέργειας — στους υπόγειους ωκεανούς του Εγκέλαδου. Επιπλέον, οι μελέτες προσομοίωσης δείχνουν ότι ο μεγάλος βραχώδης πυρήνας είναι πορώδης, επιτρέποντας στο νερό να ρέει διαμέσου για να προσλάβει θερμότητα. Το μοριακό υδρογόνο (H₂), μία γεωχημική πηγή ενέργειας που μπορεί να μεταβολίζεται από μεθανογόνα μικρόβια για να παρέχει ζωική ενέργεια, μπορεί να υπάρχει εάν, όπως προτείνεται από τις προσομοιώσεις, ο αλμυρός ωκεανός του Εγκέλαδου έχει αλκαλικό pH από σερπεντινισμό [ασαφές] του χονδριτικού βράχου.

Λοφία υψώνονται πάνω από το χείλος του Εγκέλαδου, τροφοδοτώντας τον Δακτύλιο E

   Η παρουσία ενός εσωτερικού αλμυρού ωκεανού σε όλη την έκταση του δορυφόρου με ένα υδάτινο περιβάλλον που υποστηρίζεται από τα ρεύματα ωκεάνιας κυκλοφορίας σε όλο τον δορυφόρο, με μια πηγή ενέργειας και σύνθετες οργανικές ενώσεις σε επαφή με τον βραχώδη πυρήνα του Εγκέλαδου,  ίσως προάγει τη μελέτη της αστροβιολογίας και της κατοικησιμότητας του περιβάλλοντος για την ανάπτυξη μικροβιακής εξωγήινης ζωής. Η παρουσία ενός ευρέος φάσματος οργανικών ενώσεων και αμμωνίας δείχνει ότι η πηγή τους μπορεί να είναι παρόμοια με τις αντιδράσεις νερού/βράχου οι οποίες είναι γνωστό ότι συμβαίνουν στη Γη και υποστηρίζουν τη ζωή.

  Την 13 Απριλίου 2017 η NASA ανακοίνωσε την ανακάλυψη πιθανής υδροθερμικής δραστηριότητα στον υπόγειο ωκεανό του Εγκέλαδου. Το 2015 το ρομποτικό διαστημικό όχημα Κασσίνι πέταξε κοντά στο νότιο πόλο του Εγκέλαδου, σε απόσταση 48,3 χιλιόμετρων από την επιφάνεια του εδάφους, καθώς και μέσα από έναν πίδακα στην πορεία. Το φασματόμετρο μάζας του οχήματος ανίχνευσε μοριακό υδρογόνο (H₂) στον πίδακα. Οι επιστήμονες, μετά από μήνες ανάλυσης, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το υδρογόνο ίσως προέρχεται από υδροθερμική δραστηριότητα του υπεδάφους. Θεωρείται ότι μια τέτοια δραστηριότητα θα σήμαινε μια πιθανή όαση κατοικησιμότητας.

   Η παρουσία άφθονου υδρογόνου στον ωκεανό του Εγκέλαδου σημαίνει ότι τα μικρόβια – εάν υπάρχουν – θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν για παραγωγή ενέργειας συνδυάζοντας το υδρογόνο με το διοξείδιο του άνθρακα που βρίσκεται διαλυμένο στο νερό. Η χημική αντίδραση ονομάζεται μεθανογένεση επειδή παράγει μεθάνιο ως παραπροϊόν, και βρίσκεται στη ρίζα του δέντρου της ζωής στη Γη, το λίκνο για όλες τις γνωστές μορφές ζωής.

Σε πρώτο πλάνο εικονίζεται η Τηθύς

  Η Τηθύς είναι ένα ουράνιο σώμα που αποτελείται σχεδόν εξ' ολοκλήρου από πάγο. Στην παγωμένη επιφάνειά της διακρίνονται πολλοί κρατήρες. Ο μεγαλύτερος κρατήρας της βρίσκεται στο δυτικό της ημισφαίριο, ονομάζεται Οδυσσέας και έχει διάμετρο 400 χιλιόμετρα. Ένα άλλο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό της επιφάνειάς της είναι το «Χάσμα της Ιθάκης», ένα φαράγγι πλάτους εκατό χιλιομέτρων και βάθους πέντε, που διατρέχει τα 3/4 της περιφέρειας της Τηθύος (περίπου 2.000 χιλιόμετρα). Εικάζεται ότι σχηματίστηκε όταν το νερό στο εσωτερικό του δορυφόρου πάγωσε, αυξάνοντας έτσι τον όγκο του και ραγίζοντας την επιφάνεια. Η θερμοκρασία στην επιφάνειά της είναι περίπου -187oC

Διώνη

  Η Διώνη αποτελείται κυρίως από πάγο και έχει βραχώδη πυρήνα, ο οποίος αντιπροσωπεύει το 1/3 της συνολικής μάζας της. Η επιφάνεια της βρίθει από κρατήρες, κυρίως στο επόμενο ημισφαίριο της, δηλαδή αυτό που δεν είναι στη διεύθυνση κίνησης του δορυφόρου.

Οι δακτύλιοι της Ρέας

  Η Ρέα είναι ένα παγωμένο σώμα, χωρίς ατμόσφαιρα και με μέση θερμοκρασία γύρω στους -200 °C. Υπάρχουν ενδείξεις ισχνού συστήματος δακτυλίων, και αν υπάρχουν όντος δακτύλιοι τότε θα είναι το πρώτο φεγγάρι που θα έχουν ανακαλυφθεί. Στις 26 Νοεμβρίου 2010 η NASA ανακοίνωσε πως το διαστημόπλοιο Κασσίνι εντόπισε την ύπαρξη λεπτής ατμόσφαιρας στην Ρέα, αποτελούμενης από μόρια οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα, ακυρώνοντας έτσι τις προηγούμενες πεποιθήσεις μη ύπαρξης ατμόσφαιρας. Η πυκνότητα του οξυγόνου στην επιφάνεια της Ρέας είναι 5 τρισεκατομμύρια φορές μικρότερη από την πυκνότητα του οξυγόνου στην επιφάνεια της Γης.

Ο Τρίτωνας από το Βόγιατζερ 2

  Τρίτωνας  ονομάζεται ένας από τους φυσικούς δορυφόρους του πλανήτη Ποσειδώνα.  Ο Τρίτωνας είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Ποσειδώνα και ο έβδομος, κατά σειρά μεγέθους, δορυφόρος του ηλιακού συστήματος. Επίσης είναι ο μοναδικός μεγάλος δορυφόρος του ηλιακού συστήματος ο οποίος έχει αντίθετη φορά από την φορά περιστροφής του πλανήτη του, του Ποσειδώνα. Λόγω της ανάδρομης τροχιάς του και του ότι η σύνθεση του είναι παρόμοια με του Πλούτωνα, πιστεύεται ότι ο Τρίτωνας ήταν σώμα τησ Ζώνης του Κάιπερ που πιάστηκε από την βαρύτητα του Ποσειδών.  Το όνομά του προέρχεται από τον Τρίτωνα ο οποίος κατά την ελληνική μυθολογία ήταν μία θαλάσσια θεότητα και γιος του θεού Ποσειδώνα. Η άλλη σημερινή ονομασία του είναι Ποσειδώνας Ι (Neptune I ). Ο Τρίτωνας είναι ένας από τους λίγους δορυφόρους στο Ηλιακό Σύστημα που είναι γνωστό ότι είναι γεωλογικά ενεργοί. Κύριο χαρακτηριστικό της επιφάνειας του Τρίτωνα είναι η παρουσία κρυοηφαιστείων αλλά και θερμοπιδάκων που εκτοξεύουν άζωτο.

    Έρευνες έχουν δείξει ότι ο Τρίτωνας μπορεί να συντηρεί ένα υπόγειο ωκεανού νερού σε υγρή μορφή. Κύριο συστατικό αυτού του ωκεανού είναι το νερό ενώ υπάρχουν μεγάλες συγκεντρώσεις αμμωνίας που δρα ως αντιπυκτική ουσία, επιτρέποντας στο νερό να παραμείνει υγρό στους -90 βαθμούς Κελσίου. Είναι ο πιο μακρινός από τον Ήλιο ωκεανός νερού στο Ηλιακό Σύστημα, όμως όχι και το πιο κρύο υγρό περιβάλλον, τίτλο που κατέχουν οι λίμνες υδρογονανθράκων του Τιτάνα.

  Πρόκειται για τον μοναδικό μεγάλο δορυφόρο του Ηλιακού συστήματος, η τροχιά του οποίου είναι ανάδρομη σε σχέση με την περιστροφή του πλανήτη του, αλλά και με μεγάλη κλίση ως προς το ισημερινό του επίπεδο. Η ασυνήθιστη αυτή γεωμετρία της τροχιάς του Τρίτωνα, καθώς και το γεγονός ότι έχει πολλά κοινά χαρακτηριστικά με τον νάνο πλανήτη Πλούτωνα, υποδηλώνει ότι ο δορυφόρος αυτός δεν σχηματίστηκε στην γειτονιά του Ποσειδώνα, αλλά θα πρέπει αρχικά να ανήκε στα αναρίθμητα παγωμένα συντρίμμια που απαρτίζουν την Ζώνη Kuiper και να αιχμαλωτίστηκε από την βαρυτική του έλξη.

  Ο δορυφόρος αυτός είναι ένα από τα πιο παγωμένα σώματα του Ηλιακού συστήματος, με επιφανειακή θερμοκρασία που δεν υπερβαίνει τους -235 °C. Και όμως, σ’ αυτόν τον παγωμένο κόσμο, το Voyager 2 ανακάλυψε ενεργούς πίδακες στην περιοχή του πόλου του, που θερμαίνεται από τον Ήλιο. Οι πίδακες αυτοί εκτινάσσουν ένα μείγμα αζώτου, μεθανίου και σκόνης ακόμη και σε ύψος 8 km, το οποίο παγώνει και ξαναπέφτει στην επιφάνειά του σαν χιόνι.

Ο Βόρειος πόλος του Τρίτωνα