Encelado, la luna de Saturno, ha cautivado a los científicos desde la Viajar 2 misión pasó por el sistema en 1981. El misterio sólo se ha profundizado desde la llegada de la Cassini sonda en 2004, que incluyó el descubrimiento de cuatro fisuras lineales paralelas alrededor de la región polar sur. Estas características recibieron el apodo de 'rayas de tigre' por su apariencia y la forma en que se destacan del resto de la superficie.
Desde su descubrimiento, los científicos han intentado responder qué son y qué los creó en primer lugar. Afortunadamente, una nueva investigación dirigida por el Instituto Carnegie de Ciencias ha revelado la física que gobierna estas fisuras. Esto incluye cómo se relacionan con la actividad de la pluma de la luna, por qué aparecen alrededor del polo sur de Encelado y por qué otros cuerpos no tienen características similares.
El estudio, que apareció recientemente en la revista Astronomía de la naturaleza , fue dirigido por Doug Hemingway, miembro de Carnegie del Departamento de Magnetismo Terrestre del Instituto. A él se unieron los científicos planetarios Maxwell Rudolph de la Universidad de California Davis y Michael Manga de la Universidad de California Berkeley.
Impresión artística del posible interior de Encelado basada en la investigación de la gravedad de Cassini. Crédito: NASA / JPL-Caltech.
Por el bien de su estudio, el equipo empleó modelos geofísicos de Encelado para investigar las fuerzas físicas que permitieron que las Rayas de Tigre se formaran y permanecieran en su lugar a lo largo del tiempo. De particular interés fue la razón por la cual estas rayas están presentes solo en el polo sur de la luna y por qué están espaciadas de manera tan uniforme. Como Hemingway explicado :
“Visto por primera vez por la misión Cassini a Saturno, estas rayas no se parecen a nada más conocido en nuestro Sistema Solar. Son paralelos y están espaciados uniformemente, a unos 130 kilómetros de largo y 35 kilómetros de distancia. Lo que los hace especialmente interesantes es que están continuamente en erupción con agua helada, incluso mientras hablamos. Ningún otro planeta helado o lunas tiene algo como ellos '.
La respuesta a la primera pregunta resultó ser bastante interesante. Aparentemente, los modelos revelaron que las fisuras que componen las rayas podrían haberse formado en cualquier polo, simplemente se formaron primero en el polo sur. La razón de su existencia, por otro lado, tiene que ver con la interacción de Encelado con Saturno y la excentricidad de su órbita.
Para descomponerlo, Encelado tarda un poco más de un día (1,37 para ser exactos) para completar una sola órbita de Saturno. Debido a la resonancia orbital de movimiento medio 2: 1 que tiene con la vecina Dione, Encelado experimenta cierta excentricidad en su órbita (0,0047), pasando de 236,918 km (147,214 mi) en su punto más cercano (periapsis) a 239,156 km (148,605 mi ) en su punto más lejano (apoapsis).
Las lunas de Saturno y sus respectivas órbitas entre sí. Crédito: NASA / JPL
Esta excentricidad hace que Encelado se estire y flexione, lo que resulta en calentamiento interno y actividad geotérmica. Este proceso es lo que le permite a Encelado mantener un océano interior en su límite entre el núcleo y el manto. Es en los polos donde más se sienten los mayores efectos de esta deformación inducida gravitacionalmente, lo que hace que la capa de hielo sea más delgada aquí y que se formen fisuras.
Este proceso también conduce a períodos de enfriamiento, durante los cuales, parte del océano subsuperficial de Encelado se congelará. Esta descongelación y congelación harán que la capa de hielo se espese y se adelgace desde abajo, provocando cambios en la presión que conducen a fisuras. Debido a que la capa de hielo es más delgada en los polos, es más susceptible a agrietarse, lo que conduce a las rayas del tigre.
Todas estas características toman sus nombres de ciudades que aparecen en el compendio árabe de cuentos populares. Las mil y una noches : Surco de Alejandría, Surco de El Cairo, Surco de Bagdad y Surco de Damasco. El equipo cree que la fisura del surco de Bagdad fue la primera en formarse y no se volvió a congelar después. Esto permitió que las columnas de agua hicieran erupción desde adentro, lo que eventualmente causó la formación de tres fisuras paralelas más.
Básicamente, después de que las columnas de agua salieran de la superficie de la luna, se volverían a congelar en el espacio y volverían a depositarse como nieve en la superficie. A medida que la nieve se acumulaba a lo largo de los bordes de la fisura de Bagdad, el peso acumulado añadió otra fuente de presión sobre la capa de hielo. Como Max Rudolph explicado , esto no solo explica cómo se formaron estas fisuras, sino por qué corren paralelas entre sí.
Representación artística que muestra una sección transversal interior de la corteza de Encelado, que muestra cómo la actividad hidrotermal puede estar causando las columnas de agua en la superficie de la luna. Créditos: NASA-GSFC / SVS, NASA / JPL-Caltech / Southwest Research Institute
“Nuestro modelo explica el espaciado regular de las grietas”, dijo. 'Eso hizo que la capa de hielo se flexionara lo suficiente como para provocar una grieta paralela a unos 35 kilómetros [mi] de distancia'.
Este mismo mecanismo explica por qué las fisuras de Encelado permanecen abiertas y siguen haciendo erupción con columnas de agua. La interacción de la marea de la luna con Saturno conduce a un ciclo constante de estiramiento y flexión. Esto evita que las fisuras se cierren y, en cambio, asegura que experimenten un patrón regular de ensanchamiento y estrechamiento.
En cuanto a por qué sucede esto en Encelado y no en otras lunas, como Ganimedes, Europa, Titán y otras ' mundos oceánicos ”- eso se reduce al tamaño. Las lunas más grandes tienen una gravedad más fuerte que evita que las fracturas causadas por las interacciones de las mareas se abran hasta el interior. Por lo tanto, Encélado es la única luna helada conocida donde pueden aparecer rayas de tigre. Como lo describió Hemingway:
“Dado que gracias a estas fisuras hemos podido tomar muestras y estudiar el océano subsuperficial de Encelado, amado por los astrobiólogos, pensamos que era importante comprender las fuerzas que las formaron y sostuvieron. Nuestro modelo de los efectos físicos experimentados por la capa helada de la luna apunta a una secuencia potencialmente única de eventos y procesos que podrían permitir la existencia de estas franjas distintivas '.
En las próximas décadas, se espera que se pueda enviar otra misión al sistema de Saturno para explorar Encelado con mayor detalle. Ya, los datos obtenidos porCassiniha confirmado que las plumas que brotan de sus fisuras contienen moléculas orgánicas. Las misiones futuras intentarán determinar si existe vida extraterrestre también debajo de la superficie helada de la luna.
Otras lecturas: Instituto Carnegie de Ciencias
