Investigadores revelan el misterio de las erupciones de hielo en Encélado


Se cree que Encélado, la luna de Saturno de 300 millas (500 km) de diámetro, tiene una capa de hielo exterior que cubre un océano de agua líquida. A través del polo sur de la luna hay cuatro fisuras rectas, paralelas o "rayas de tigre" de las cuales brota agua. Mediante el uso de modelos numéricos, un equipo de investigadores planetarios del Instituto Carnegie y las universidades de California, Davis y Berkeley ahora explican cómo el calentamiento de las mareas causa las fisuras en erupción de Encélado.

Se sabe que las "rayas de tigre" de Encélado arrojan hielo desde el interior helado de la luna hacia el espacio, creando una nube de finas partículas de hielo sobre el polo sur de la luna y creando el misterioso anillo E de Saturno. La evidencia de este fenómeno provino de la sonda Cassini de la NASA, que orbitó Saturno desde 2004 hasta 2017. En la imagen en la parte superior de este artículo, se muestra una imagen en alta resolución de Encélado desde un sobrevuelo cercano de la sonda Cassini. Las rayas de tigre son visibles en azul falso.

"Observadas por primera vez por la misión Cassini a Saturno, estas rayas son como nada conocido en nuestro Sistema Solar. Son paralelas y espaciadas uniformemente, a unos 81 millas (130 km) de largo y 22 millas (35 km) de distancia", dijo el Dr. Douglas Hemingway, investigador del Instituto Carnegie.

"Lo que las hace especialmente interesantes es que están en erupción continua con hielo de agua, incluso mientras hablamos. No hay otros planetas o lunas heladas que tengan algo como esto".

"Queremos saber por qué las erupciones están ubicadas en el polo sur, en lugar de en otro lugar en Encélado, cómo estas erupciones pueden mantenerse durante largos períodos de tiempo y, finalmente, por qué estas erupciones emanan de grietas separadas regularmente", agregó el Dr. Max Rudolph, de la Universidad de California, Davis.

Los científicos utilizaron modelos para investigar las fuerzas físicas, que actúan sobre Encelado, que permiten que se formen y se mantengan las fisuras de en forma de franja de tigre.

Los investigadores estaban particularmente interesados ​​en entender por qué las rayas están presentes solo en el polo sur de la luna, pero también estaban interesados ​​en descubrir por qué las grietas están tan espaciadas unas de otras.

Revelaron que las fisuras que componen las rayas podrían haberse formado en cualquier polo, el sur se abrió primero.

"Encélado experimenta calentamiento interno debido a la excentricidad de su órbita. A veces está un poco más cerca de Saturno y a veces un poco más lejos, lo que hace que la luna se deforme ligeramente al responder a la gravedad del planeta gigante", explicaron los autores del estudio.

"Es este proceso el que evita que la luna se congele por completo".

La clave para la formación de las fisuras es el hecho de que los polos de Encélado experimentan los mayores efectos de esta deformación inducida gravitacionalmente, por lo que la capa de hielo es más delgada sobre los polos.

"Durante los períodos de enfriamiento gradual en Encélado, parte del océano subsuperficial de la luna se congelará. Debido a que el agua se expande a medida que se congela, a medida que la corteza helada se espesa desde abajo, la presión en el océano subyacente aumenta hasta que la capa de hielo finalmente se abre, creando una fisura. Debido a su hielo relativamente delgado, los polos son los más susceptibles a las grietas".

Los investigadores creen que la fisura que lleva el nombre de la ciudad de Bagdad fue la primera en formarse. Sin embargo, no se volvió a congelar nuevamente. Permaneció abierta, permitiendo que el agua del océano saliera por la grieta, que después, causó la formación de tres grietas paralelas más.

"Nuestro modelo explica el espaciado regular de las grietas", señaló el Dr. Rudolph.

Las divisiones adicionales se formaron por el peso del hielo y la nieve que se acumulaban a lo largo de los bordes de la fisura de Bagdad, a medida que los chorros de agua del océano subsuperficial se congelaban y volvían a caer. Este peso agregó una nueva forma de presión sobre la capa de hielo.

"Eso provocó que la capa de hielo se flexionara lo suficiente como para provocar una grieta paralela a unas 22 millas de distancia", dijo el Dr. Rudolph.

Que las fisuras permanezcan abiertas y en erupción también se debe a los efectos de mareas ocasionados por la gravedad de Saturno. La deformación de la luna actúa para evitar que la grieta se cierre, ensanchando y estrechando repetidamente las grietas y arrojando agua dentro y fuera de ellas, evitando que el hielo se vuelva a cerrar sobre las grietas.

En una luna más grande, su propia gravedad sería más fuerte y evitaría que las grietas adicionales se abrieran por completo. Entonces, es por eso que estas rayas solo pueden haberse formado en Encélado.

"Dado que gracias a estas fisuras hemos podido muestrear y estudiar el océano subsuperficial de Encélado, algo que es amado por los astrobiólogos, pensamos que era importante comprender las fuerzas que las formaron y las mantienen", dijo el Dr. Hemingway.

"Nuestro modelado de los efectos físicos, experimentados por la capa de hielo de la luna, apunta a una secuencia potencialmente única de eventos y procesos que podrían permitir que existan estas franjas distintivas".

Crédito de la imagen: NASA / ESA / JPL / SSI / Cassini Imaging Team.

Referencia del documento científico:
DJ. Hemingway et al. Fracturas paralelas en cascada en Encélado. Nature Astronomy, publicado en línea el 9 de diciembre de 2019; doi: 10.1038 / s41550-019-0958-x

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