En la luna helada Enceladus, las grietas de expansión permiten que el océano interior hierva


En 2006, la nave espacial Cassini registró cortinas de géiseres que salían disparadas de las fisuras de la «raya de tigre» cerca del polo sur de la luna de Saturno, Encelado, a veces hasta 200 kilogramos de agua por segundo. Un nuevo estudio sugiere cómo la expansión del hielo durante los ciclos de enfriamiento de milenios de duración a veces podría romper la capa helada de la luna y dejar salir su océano interior, proporcionando una posible explicación para los géiseres.

Enceladus tiene un diámetro de unos 504 kilómetros (313 millas), aproximadamente la longitud del Reino Unido en su punto más largo. La luna está cubierta de hielo de 20 a 30 kilómetros (12,4 a 18,6 millas) de espesor, y la temperatura de la superficie es de aproximadamente -201 grados Celsius (-330 Fahrenheit), pero una década de datos de la misión Cassini-Huygens de la NASA proporcionó evidencia de un líquido profundo. océano dentro de la capa helada, escapando al espacio a través de un «criovulcanismo» continuo. Cómo un mundo tan pequeño y frío puede sostener tanta actividad geológica ha sido un rompecabezas científico permanente.

«Cautivó la atención tanto de los científicos como del público en general», dijo Max Rudolph, profesor asistente de geofísica en la Universidad de California, Davis y autor principal del nuevo estudio, publicado en Geophysical Research Letters, la revista de AGU para estudios de alto impacto. , informes de formato corto con implicaciones inmediatas que abarcan todas las ciencias de la Tierra y el espacio.

Rudolph y sus colegas ejecutaron un modelo basado en la física para mapear las condiciones que podrían permitir que las grietas de la superficie lleguen al océano y provoquen las erupciones. El modelo da cuenta de ciclos de calentamiento y enfriamiento que duran en la escala de cien millones de años, asociados con cambios en la órbita de Encelado alrededor de Saturno. Durante cada ciclo, la capa de hielo pasa por un período de adelgazamiento y un período de espesamiento. El engrosamiento ocurre por la congelación en la base de la capa de hielo, que crece hacia abajo como el hielo en un lago, dijo Rudolph.

Aumento de presión

La presión ejercida por este hielo que se expande hacia abajo sobre el océano es un posible mecanismo que los investigadores han propuesto para explicar los géiseres de Encelado. A medida que la capa exterior de hielo se enfría y se espesa, aumenta la presión sobre el océano que se encuentra debajo porque el hielo tiene más volumen que el agua. El aumento de la presión también genera estrés en el hielo, que podría convertirse en vías para que el fluido llegue a la superficie a 20-30 kilómetros de distancia.

El nuevo estudio encontró que la presión del océano probablemente sería suficiente para hacer que las rayas de tigre se rompan en la superficie de Encelado. Pero la presión nunca sería lo suficientemente grande como para empujar el agua hacia la superficie, cuando se tienen en cuenta tanto la presurización del océano como la contracción térmica, descubrieron, descartando esta explicación propuesta para el géiser.

«Me parece interesante que el modelo propuesto pueda explicar la formación de una grieta inicial que podría haber llevado a la formación de múltiples grietas (rayas de tigre) en el polo sur de Encelado», dijo Miki Nakajima, profesor asistente de astronomía en la Universidad de Rochester que no participó en el estudio de Rudolph. Ella llama a la propuesta del equipo de Rudolph «noble y prometedora».

Rudolph dijo que un mecanismo propuesto por primera vez por Nakajima y Andrew Ingersoll en un estudio de 2016 puede explicar las erupciones. Estos investigadores propusieron que el agua que ingresa a estas grietas se expone al espacio (Encelado carece de atmósfera) y hierve espontáneamente cuando golpea el vacío.

Rudolph dijo que esto es consistente con la apariencia de la superficie de Enceladus, que no muestra ninguna evidencia de flujos de crio-lava que se filtren de las grietas en la superficie.

Mientras tanto, alguna evidencia muestra que la luna Europa de Júpiter, otro mundo helado del tamaño de la propia Luna de la Tierra, también puede tener erupciones similares, aunque se sabe menos sobre la actividad que ocurre allí.

Pero este mecanismo de presión oceánica y erupción espontánea no puede explicar el criovulcanismo que puede estar ocurriendo en Europa, dijo Rudolph. Se necesita más investigación y observación en esa luna para determinar las posibles causas de esas erupciones. Rudolph espera con ansias la misión Europa Clipper, para la cual la NASA está ensamblando la nave espacial para aprender más sobre los procesos geológicos en Europa.

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