La nave espacial Cassini ha observado géiseres en erupción en la luna Encelado de Saturno desde 2005, pero el proceso que impulsa y sostiene estas erupciones sigue siendo un misterio. Ahora, los científicos de la Universidad de Chicago y la Universidad de Princeton han identificado un mecanismo por el cual las mareas cíclicas estresanejercido por Saturno puede conducir las erupciones de larga vida de Encelado.
"En la Tierra, las erupciones no tienden a continuar por mucho tiempo", dijo Edwin Kite, profesor asistente de ciencias geofísicas en UChicago. "Cuando vea erupciones que continúen por mucho tiempo, se localizarán en unas pocaserupciones en forma de tubería con un amplio espacio entre ellas "
Pero Encelado, que probablemente tiene un océano debajo de su superficie helada, de alguna manera ha logrado brotar múltiples fisuras a lo largo de su polo sur. Estas "rayas de tigre" han estado en erupción de vapor y pequeñas partículas de escarcha continuamente a lo largo de toda su longitud durante décadas y probablemente muchomás.
"Es un rompecabezas para explicar por qué el sistema de fisuras no se obstruye con su propia escarcha", dijo Kite. "Y es un rompecabezas para explicar por qué la energía eliminada de la capa freática por enfriamiento por evaporación no solo congela las cosasencima."
Lo que se necesita es una fuente de energía para equilibrar el enfriamiento por evaporación. "Creemos que la fuente de energía es un nuevo mecanismo de disipación de mareas que no se había considerado previamente", dijo Kite. Kite y Allan Rubin de Princeton presentan sus hallazgos la semana de marzo28 en la primera edición de la Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Estaba muy feliz de ver este nuevo trabajo de Kite y Rubin que pone de manifiesto un proceso que había pasado desapercibido: el bombeo de agua dentro y fuera de las fracturas profundas de la capa de hielo del polo sur por acción de las mareas".dijo Carolyn Porco, directora del equipo de ciencias de la imagen de Cassini y científica líder en el estudio de Encelado.
experimento de astrobiología
Encelado, que Kite llama "una oportunidad para el mejor experimento de astrobiología en el sistema solar", sirve como un candidato líder para la vida extraterrestre. Los datos de Cassini han indicado firmemente que las plumas criovolcánicas de Encelado probablemente se originan en un ambiente oceánico amigable con las biomoléculas.
El criovolcanismo también puede haber dado forma a la superficie de Europa, una de las lunas de Júpiter. "La superficie de Europa tiene muchas similitudes con la superficie de Encelado, por lo que espero que este modelo también sea útil para Europa", dijo Kite.
Uno de los problemas que atrajo a Kite y Rubin fue la respuesta anormal de las mareas de las erupciones de Encelado. Las erupciones alcanzan su pico aproximadamente cinco horas más tarde de lo esperado, incluso teniendo en cuenta los 40 minutos necesarios para que las partículas erupcionadas alcancen la altituden el que Cassini puede detectarlos. Otros científicos habían sugerido previamente razones para el retraso, que incluía un retraso en las erupciones, así como una capa de hielo blanda y de respuesta lenta.
"La nueva propuesta es realmente una forma de retrasar las erupciones. Realmente no es necesario proponer ninguna capa de hielo terriblemente blanda para hacerlo", dijo Porco.
Kite y Rubin también querían saber por qué Encelado mantiene un nivel base de actividad criovolcánica, incluso cuando en ese punto de su órbita donde las fisuras deberían cerrarse y reducir las erupciones. Otras preguntas clave: ¿Por qué el sistema volcánico genera cinco gigavatios?de poder en lugar de mucho más o mucho menos? ¿Por qué las erupciones no se congelan o congelan?
El modelo Kite-Rubin del sistema de fontanería Encelado parece responder a todos. Su modelo consiste en una serie de ranuras verticales casi paralelas que se extienden desde la superficie hasta el agua debajo. Aplicaron las tensiones de marea de Saturno a su modelo enuna computadora de escritorio y vi lo que sucedió.
La parte difícil
"La única parte difícil cuantitativamente es calcular las interacciones elásticas entre las diferentes ranuras y el nivel variable del agua dentro de cada ranura como respuesta al estrés de las mareas", explicó Kite. El ancho de las ranuras afecta la rapidez con que pueden responder a lafuerzas de marea. Con ranuras anchas, las erupciones responden rápidamente al forzamiento de mareas. Con ranuras estrechas, las erupciones ocurren ocho horas después de que las fuerzas de marea alcanzan su pico.
"En el medio hay un punto dulce", dijo Kite, donde las fuerzas de las mareas convierten el movimiento del agua en calor, generando suficiente energía para producir erupciones que coinciden con el retraso observado de cinco horas. Porco lo llamó "lo mejor en mi mente sobre estonuevo trabajo."
El bombeo de las mareas calienta el agua y la capa de hielo a través de la turbulencia. Kite y Rubin han propuesto que los nuevos datos de Cassini puedan probar esta idea al revelar si la capa de hielo en la región polar sur está o no caliente.
"Si el nuevo mecanismo es uno de los principales contribuyentes al calor proveniente de las fracturas, entonces el hielo del polo sur entre las fracturas puede de hecho estar frío", dijo Porco. "El jurado aún está pendiente de esto hasta los resultadosde los últimos sobrevuelos de Encelado del año pasado se analizan completamente "
Las ciencias geofísicas de Kite y UChicago, el Prof. Douglas MacAyeal están interesados en estudiar un análogo de la Tierra a los géiseres de Encelado. Se ha formado una grieta en una sección de la plataforma de hielo Ross en la Antártida, separándolo parcialmente del continente.
"En esa grieta tienes un fuerte flujo de marea, por lo que sería interesante ver qué hace una capa de hielo real en un entorno análogo en términos de la amplitud de las tensiones y las temperaturas del hielo", dijo Kite.
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Materiales proporcionado por Universidad de Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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