Новые данные: ледяные гейзеры Энцелада оказались слабее

Ледяной спутник Сатурна Энцелад теряет массу из-за криовулканических гейзеров, а новые суперкомпьютерные симуляции позволили уточнить масштабы потерь. Эти данные помогут в понимании и будущем исследовании того, что скрывается под поверхностью ледяной луны, где может существовать жизнь. Автор: NASA

Новые суперкомпьютерные симуляции, проведенные в Техасском центре передовых вычислений (TACC) на основе данных космического зонда «Кассини», показали, что Энцелад теряет в космос меньше ледяной массы, чем считалось ранее.

«Скорость потока массы с Энцелада на 20–40% ниже, чем указано в научной литературе», — заявил Арно Майё, старший научный сотрудник Королевского бельгийского института космической аэрономии.

Пример симуляции шлейфа, расширяющегося в вакууме космоса. Цвета соответствуют локальной плотности водяного пара. Автор: Арно Майё

Суперкомпьютеры для Энцелада

Майё является ведущим автором исследования, опубликованного в Journal of Geophysical Research: Planets. В нем он и его коллеги использовали метод прямого статистического моделирования Монте-Карло (DSMC) для лучшего понимания структуры и поведения огромных шлейфов водяного пара и ледяных частиц, выбрасываемых гейзерами на поверхности Энцелада.

«DSMC-симуляции очень ресурсоемки, — пояснил Майё. — Мы использовали суперкомпьютеры TACC еще в 2015 году, чтобы получить параметризации, сократив время вычислений с 48 часов до нескольких миллисекунд».

Исследователи смогли рассчитать плотность и скорость криовулканических шлейфов Энцелада, используя данные, собранные зондом «Кассини» при пролете прямо через них.

«Главный результат нашего нового исследования в том, что для 100 криовулканических источников мы смогли определить скорости потока массы и другие параметры, которые ранее не выводились, например, температуру выхода материала. Это большой шаг вперед в понимании того, что происходит на Энцеладе», — отметил ученый.

Энцелад — крошечный мир диаметром всего 504 км, чья слабая гравитация не может удержать ледяные струи, извергающиеся из его жерл. Симуляции моделируют движение газа в шлейфе на микроуровне, где частицы движутся, сталкиваются и обмениваются энергией.

«Системы TACC имеют замечательную архитектуру, которая предлагает большую гибкость, — сказал Майё. — Благодаря TACC мы можем симулировать область от поверхности Энцелада до высоты 10 километров, где шлейфы расширяются в космос».

«Снежок» Сатурна Энцелад может скрывать жизнь в жидкой воде под своей поверхностью. Автор: NASA

«Под этими "большими ледяными шарами" находится океан жидкой воды, — объяснил Майё. — Помимо Земли, существует множество других миров с жидкими океанами. Шлейфы Энцелада открывают окно в подповерхностные условия».

NASA и Европейское космическое агентство планируют будущие миссии к Энцеладу, включая посадку на поверхность и бурение через ледяную кору для исследования подледного океана в поисках признаков жизни.

«Суперкомпьютеры могут дать ответы на вопросы, о которых мы не могли даже мечтать 10–15 лет назад, — заключил Майё. — Теперь мы можем гораздо ближе подойти к симуляции того, что делает природа».

Больше информации: A. Mahieux et al, Enceladus Water Plume Modeling Using DSMC, Journal of Geophysical Research: Planets (2025). DOI: 10.1029/2025je009008