Vänta, finns det ett hav där under?

Okej, låt mig måla upp en bild för dig. Saturnus har en liten måne som heter Enceladus – ungefär lika bred som Arizona – och dess yta ser ut som en enda stor isrink. Men det som får forskare att förlora sömnen över denna lilla måne är följande: under allt det där isen finns ett globalt hav. Och det skjuter ut material i rymden.

Nära sydpolen har iskrusten sprickor som fungerar som geysrar, som sprutar vattenånga och ispartiklar ut i tomrummet. Dessa partiklar bildar så småningom Saturnus E-ring. Det är ärligt talat en av de mest surrealistiska sakerna i vårt solsystem – en måne som i princip är en snöglob, som ständigt erupterar.

I flera år har forskare studerat de små iskornen för att förstå vad som finns i det dolda havet. Ni vet, utan att faktiskt borra sig igenom 20–30 kilometer is. Rymdsonden Cassini gjorde åt oss det hårda arbetet mellan 2004 och 2017, då den samlade in partiklar med sitt Cosmic Dust Analyzer.

Något stämde inte

Här blev det konstigt. När forskare analyserade 961 ispartiklar rika på olika salter, förväntade de sig att hitta ungefär liknande kemiska sammansättningar. Trots allt kom alla dessa korn från samma hav, eller hur?

Fel.

Vissa korn var fyllda av natriumklorid (i princip vanligt salt). Andra hade höga nivåer av karbonater eller fosfater eller kaliumklorid. Det i sig är inte överraskande – hav har olika mineraler. Det riktigt konstiga var att klorid och karbonat nästan aldrig förekom tillsammans i samma korn.

Om allt hade blandats homogent innan det frös, skulle man förvänta sig att ibland hitta dem ihopkopplade. Men det gjorde de inte. Något annat var på gång.

Glasspinn-effekten

Här blir det riktigt coolt (lek med ord är absolut avsedd).

Ett team som inkluderade forskare från Earth-Life Science Institute i Tokyo bestämde sig för att återskapa Enceladus havsdroppar i laboratoriet. De skapade små droppar – ungefär 200 mikrometer i diameter – som innehöll de huvudsakliga salterna som antas finnas i det havet. Sedan frös de dem under olika förhållanden och såg vad som hände.

Resultaten var ögonöppnande.

När dropparna frös långsamt (ungefär 10 kelvin per minut eller mindre) separerades de olika salterna faktiskt från varandra under frysprocessen. De bildade distinkta regioner, ungefär som man kan se olika lager i en långsamt fryst isbit från kranvatten.

Men när samma droppar frös snabbt? Salterna förblev jämnt blandade.

"Det som överraskade oss var att den mångfald som Cassini observerade kunde uppstå från droppar som ursprungligen kom från i huvudsak samma havsvatten," förklarade professor Yasuhito Sekine. Den mångfald vi ser i de små iskornen betyder inte att havet i sig är kemiskt kaotiskt. Det betyder bara att dropparna har en mer komplicerad resa än vad någon insåg.

En långsam färd till ytan

Här är vad forskarna tror att det som händer inuti Enceladus:

Havsvatten far inte bara rakt upp och sprutas ut i rymden. Istället bildas droppar som börjar röra sig långsamt genom det isiga ventsystemet, och tar sin tid på sig. När de driver genom djupare sektioner fryser de gradvis – långsamt nog att alla de olika salterna hinner separera i distinkta regioner.

Närmare ytan blir allt mer kaotiskt. Gasen accelererar, smala iskanaler skapar turbulens, och frusna droppar slår mot väggarna i hög hastighet. Dessa kollisioner splittrar de större frusna dropparna i mycket mindre bitar.

Och här är nyckeln: