Ozeanstratifizierung behindert den Partikeltransport zu den Fontänen von Enceladus

Zusammenfassung: Wasserdampffontänen, die vom Südpol von Enceladus ausbrechen, bieten einen Einblick in die Eigenschaften seines unterirdischen Ozeans, ein Hauptziel bei der Suche nach Leben. Es ist jedoch unklar, inwieweit das Material der Fontänen die Bedingungen in den Tiefen von Enceladus repräsentiert, da die unbekannte Ozeanstratifizierung den Transport von Materie zur Oberseite des Ozeans behindern könnte. Frühere Studien haben widersprüchliche Stratifizierungsregime unter Verwendung unterschiedlicher Parameterwahlen und Modellphysik gefunden. Hier entwickeln wir eine umfassende Sicht auf die Ozeanstratifizierung von Enceladus und die Transportzeiten von unten nach oben, unter Berücksichtigung plausibler Bereiche von Salinität sowie durch Gezeiten- und librationsinduziertes Mischen, wobei wir Nichtlinearitäten in der Zustandsgleichung für Wasser, geothermische Erwärmung und Austausch zwischen Eis-Ozean-Süßwasser berücksichtigen. Wir verwenden theoretische Modelle, die mit globalen ozeanographischen numerischen Simulationen verifiziert wurden. Wir zeigen, dass unter der Annahme eines stationären Zustands für die Eisschale, die ein Schmelzen an den Polen erfordert, keine Parameterwahl ein unstratifiziertes Ozean von oben nach unten ermöglicht. Infolgedessen benötigen potenzielle hydrothermale Produkte mindestens 100 Jahre, um die Fontänen zu erreichen. Dies deutet darauf hin, dass entweder die Zeitrahmen von mehreren Monaten, die aus Cassini-Beobachtungen abgeleitet wurden, falsch sind, möglicherweise durch alternative Partikeltransportmechanismen verzerrt, oder dass die Eisschale von Enceladus sich nicht in einem quasi-ausgeglichenen Zustand befindet.