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Suministrando energía al océano de Encélado, la luna activa de Saturno.
Un estudio reciente ha proporcionado nuevos conocimientos sobre cómo el cálido interior de la luna geológicamente activa de Saturno, Encélado, podría mantenerse durante miles de millones de años. En la imagen se pueden ver más de 30 jets individuales de diferentes tamaños y más de 20 de ellos no se habían identificado antes. Al menos un chorro que salpica prominentemente en imágenes anteriores ahora parece menos potente. Este mosaico fue creado a partir de dos imágenes de alta resolución capturadas por la cámara de ángulo estrecho cuando la nave Cassini de la NASA sobrevoló Encélado y atrvesó los jets, el 21 de Noviembre de 2009. (Para otras imágenes capturadas durante el mismo sobrevuelo, vea PIA11686 y PIA11687 ). Las sucesivas imágenes de los jets a lo largo del tiempo permitió a los científicos de la Cassini estudiar la consistencia de su actividad. El polo sur de la luna se encuentra cerca del limbo en el cuadrante superior izquierdo del mosaico, cerca del gran chorro que está en segundo lugar desde la izquierda. El terreno iluminado que se ve aquí está en el hemisferio conductor de Encelado (cuya cara mira en la dirección del movimiento de Encélado) (504 kilómetros, 313 millas de ancho).La vista se obtuvo a una distancia aproximada de 14,000 kilómetros (9,000 millas) de Encélado y en un ángulo de fase solar de Encelado-nave espacial de 145 grados. La escala de la imagen es de 81 metros (267 pies) por píxel. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute.
El calor generado por la fricción podría impulsar la actividad hidrotermal en la luna de Saturno Encélado durante miles de millones de años si la luna tuviese un núcleo altamente poroso, según un nuevo estudio de modelado realizado por investigadores europeos y estadounidenses que trabajan en la misión Cassini de la NASA.
El estudio, publicado hoy en la revista Nature Astronomy, ayuda a resolver una pregunta que los científicos han abordado durante una década: ¿De dónde viene la energía para alimentar la extraordinaria actividad geológica en Encélado?
Cassini descubrió que Encélado arroja enormes chorros de vapor de agua y partículas heladas, como géiseres, incluso compuestos orgánicos simples, desde las fracturas cálidas cerca de su Polo Sur. Investigaciones adicionales revelaron que la luna tiene un océano global debajo de su corteza helada, del cual los chorros están saliendo al espacio. Varias líneas de evidencia de Cassini indican que la actividad hidrotermal -agua caliente que interactúa químicamente con la roca- tiene lugar en el lecho marino.
Una de esas líneas fue la detección de pequeños granos de roca inferidos como el producto de la química hidrotermal que tiene lugar a temperaturas de al menos 194 grados Fahrenheit (90 grados Celsius). La cantidad de energía requerida para producir estas temperaturas es más de lo que los científicos creen podría ser proporcionada por la descomposición de elementos radiactivos en el interior.
“De dónde proviene el suministro sostenido de energía en Encélado para mantenerse activo, siempre ha sido un misterio, pero ahora hemos considerado con mayor detalle cómo la estructura y la composición del núcleo rocoso de la luna podrían desempeñar un papel clave en la generación de la energía necesaria”. dijo el autor principal del estudio, Gaël Choblet de la Universidad de Nantes en Francia.
Choblet y coautores encontraron que un núcleo suelto (se refiere a no rígido, es decir un apilamiento de rocas) y rocoso con un espacio vacío del 20 al 30 por ciento haría el truco. Sus simulaciones muestran que a medida que Encélado orbita a Saturno, las rocas en el núcleo poroso se flexionan y se frotan juntas, generando calor. El interior suelto también permite que el agua del océano se filtre en el fondo, donde se calienta al contacto con la roca caliente, luego se eleva e interactúa químicamente con las rocas. Los modelos muestran que esta actividad debería ser máxima en los polos de la luna. Columnas de agua cálida y cargada de minerales brotan del fondo marino y viajan hacia arriba, reduciendo la capa de hielo de la luna desde abajo hasta un espesor muy pequeño de entre media milla a 3 millas (1 a 5 kilómetros) en el Polo Sur. (Se cree que el espesor global promedio del hielo es de aproximadamente 12 a 16 millas, o de 20 a 25 kilómetros.) Y esta misma agua es expulsada al espacio a través de las fracturas en el hielo.
Este gráfico de ESA (Agencia Espacial Europea) ilustra cómo se puede calentar el agua dentro de la luna de Saturno, Encelado. Créditos: ESA / NASA / JPL-Caltech / SSI / LPG-CNRS / U. Nantes / U. Enojo.
El estudio es el primero en explicar varias características clave de Encélado observadas por Cassini: el océano global, el calentamiento interno, el hielo más delgado en el polo sur y la actividad hidrotermal. No explica por qué los polos norte y sur son tan diferentes. A diferencia del tortuoso y geológicamente fresco paisaje del sur, los extremos del norte de Encelado están fuertemente cubiertos de cráteres lo que indica que es un terreno antiguo. Los autores señalan que si la capa de hielo era un poco más delgada en el sur en los comienzos, provocaría un calentamiento descontrolado en el transcurso del tiempo.
Esta vista en primer plano de la luna de Saturno, Encélado, mira hacia el terminador de la luna (la transición del día a la noche) y muestra un patrón distintivo de fallas continuas, rugosas, ligeramente curvas y paralelas dentro de las latitudes polares del sur de la luna. Estas características de la superficie han sido informalmente referidas por los científicos de imágenes como “rayas de tigre” debido a su apariencia distintivamente similar a una banda cuando se ven en falso color (ver Encelado en color falso ). Es de destacar la ausencia de cráteres en esta área, indicando un terreno nuevo, geológicamente activo, muy fracturado en donde se originan los géisers. La imagen se obtuvo en luz visible con la cámara de ángulo estrecho de la nave Cassini el 14 de Julio de 2005, a una distancia de aproximadamente 20,720 kilómetros (12,880 millas) de Encélado, y en un ángulo de fase Sol-Encélado-nave espacial de 46 grados. La escala de la imagen es de 122 metros (400 pies) por píxel. El contraste de la imagen se ha mejorado para ayudar a la visibilidad de las características de la superficie. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute. Más información.
Un equipo de investigadores independientes ahora ha tomado todos los datos sobre Enceladus recogidos por la nave espacial y ha construido una simulación por computadora de la luna que incluye el espesor de la corteza de hielo. Esta imagen de Encélado ha sido creada usando datos tomados por la cámara de alta resolución de Cassini . El grosor de la corteza de hielo, indicado por el color, se trazó sobre la superficie de la luna. Según el modelo, el espesor varía entre aproximadamente 35 km en las regiones ecuatoriales con cráteres (amarillo) y menos de 5 km en el terreno polar activo (azul). En términos astronómicos, esto es muy fino. El modelo predice que la luna de 505 km de ancho contiene un núcleo de 360-370 km de diámetro. El resto es océano y la corteza de hielo, con la misma corteza de hielo con un espesor promedio de 18-22 km. Crédito ESA/El Espacio en Imágenes.
Los investigadores estiman que, con el tiempo (entre 25 y 250 millones de años), todo el volumen del océano de Encélado pasa a través del núcleo de la luna. Se estima que esta es una cantidad de agua igual al dos por ciento del volumen de los océanos de la Tierra.
La flexión de la corteza helada de Encelado debido a la atracción mareomotriz de Saturno había sido considerada previamente como una fuente de calor, pero los modelos demostraron que esto no produciría suficiente energía sostenida. El océano en Encelado se habría congelado dentro de 30 millones de años. Aunque estudios pasados modelaron cómo la fricción de las mareas podía generar calor en el núcleo de la luna, hicieron suposiciones más simples o simularon la luna en sólo dos dimensiones. El nuevo estudio aumentó la complejidad del modelo y simuló Encélado en 3-D.
Aunque el equipo científico de Cassini había sospechado durante años que un núcleo poroso podría tener un papel importante en el misterio del interior cálido de Encélado, este estudio reúne varias líneas de evidencia más recientes de una manera muy elegante, según Linda Spilker, Directora Científica del Proyecto Cassini de la NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California. “Esta poderosa investigación hace uso de detalles más nuevos, a saber, que el océano es global y tiene actividad hidrotérmica, información que no teníamos hasta los últimos años. Es una idea de que la misión necesitaba tiempo para construir, un descubrimiento sobre otro “, dijo ella.
Lanzada en 1997, la nave espacial Cassini orbitó Saturno desde el 2004 al 2017. Cassini realizó numerosos descubrimientos dramáticos, incluida la sorprendente actividad en Encélado y los mares de metano líquido en la luna más grande de Saturno, Titán. Cassini finalizó su viaje con una inmersión dramática en la atmósfera de Saturno el 15 de Septiembre de 2017, devolviendo datos científicos únicos hasta que perdió contacto con la Tierra.
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Italiana. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, una división de Caltech en Pasadena, administra la misión del Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. JPL diseñó, desarrolló y ensambló el orbitador Cassini.
Más información sobre Cassini:
Material relacionado:
Toda la información sobre Encélado, ya sean: sitios calificados, artículos, libros, y videos de conferencias y charlas públicas ofrecidas por científicos de la misión Cassini, la encuentra en el apartado “Material relacionado” del siguiente artículo:
Desde la detección de los chorros de vapor en el Polo Sur de Encélado al descubrimiento de un océano global bajo la corteza de hielo de dicha luna, hubo un extenso proceso de investigación que pretendemos mostrar en forma suscinta al lector mediante una reseña de artículos:
La nave Cassini arribó a Saturno a finales del 2004, sobrevolando de ahí en adelante el sistema de Saturno . Los primeros resultados de los sobrevuelos iniciales están en el siguiente artículo:
Las observaciones subsiguientes de las características geológicas de Encélado y sus permanentes cambios en la región del Polo Sur están descritos en el siguiente artículo:
El estudio de la variación de actividad observada en los chorros de vapor y su relación con las distintas posiciónes de Encélado en su órbita:
Las primeras evidencias de la existencia de un mar de agua líquida debajo del Polo Sur de Encélado (pero no de un océano global):
El paciente y meticuloso estudio que detectara libraciones en Encélado, proporciona la prueba definitiva de que la corteza de hielo y el núcleo rocoso de Encélado se desplazan uno respecto al otro, indicando la presencia de un océano global entre ambos:
Sobre las pruebas de la existencia de actividad hidrotermal en el fondo del océano en Encélado e implicancias acerca de la posible existencia de vida:
Hydrothermal Activity. Jay R. Thompson. Cassini Legacy. NASA/Jet Propulsion Laboratory – Calthec. April 12, 2017.
Otros estudios:
El último trabajo recientemente publicado, con todo lo hallado e investigado sobre los chorros de vapor y el océano global de Encélado, en relación a las condiciones adecuadas para la existencia de vida:
Videos de Conferencias y Charlas Públicas sobre los logros de la Misión Cassini y sobre Encélado:
Google Tech Talks. May 22, 2007
Asociación de Aficionados a la Astronomía
