Quando il Cassinimissione arrivato nel sistema di Saturno nel 2004, ha scoperto qualcosa di piuttosto inaspettato nell'emisfero sud di Encelado. Da centinaia di fessure situate nella regione polare, sono stati individuati periodicamente pennacchi d'acqua e molecole organiche. Questa è stata la prima indicazione che la luna di Saturno potrebbe avere un oceano interno causato dall'attività idrotermale vicino al confine nucleo-mantello.
Secondo a nuovo studio basato suCassinidati, che ha ottenuto prima di immergersi nell'atmosfera di Saturno su 15 settembre , questa attività potrebbe essere in corso da tempo. In effetti, il team di studio ha concluso che se il nucleo della luna è abbastanza poroso, potrebbe aver generato abbastanza calore da mantenere un oceano interno per miliardi di anni. Questo studio è l'indicazione più incoraggiante che l'interno di Encelado potrebbe sostenere la vita.
Lo studio, intitolato “ Alimentare l'attività idrotermale prolungata all'interno di Encelado “, apparso di recente sulla rivistaAstronomia della natura.Lo studio è stato condotto da Gaël Choblet, un ricercatore con il Laboratorio Planetario e Geodinamico presso l'Università di Nantes, e comprendeva membri del Jet Propulsion Laboratory della NASA, della Charles University e del Istituto di Scienze della Terra e il Laboratorio di Geo- e Cosmochimica presso l'Università di Heidelberg.
Rappresentazione artistica della possibile attività idrotermale che potrebbe aver luogo sopra e sotto il fondo marino di Encelado. Credito: NASA/JPL
Prima delCassinimolti sorvoli della missione di Encelado, gli scienziati credevano che la superficie di questa luna fosse composta da ghiaccio solido. Fu solo dopo aver notato l'attività del pennacchio che si resero conto che aveva getti d'acqua che si estendevano fino in fondo a un oceano di acqua calda al suo interno. Dai dati ottenuti daCassini,gli scienziati sono stati persino in grado di fare ipotesi plausibili su dove si trovasse questo oceano interno.
Tutto sommato, Encelado è una luna relativamente piccola, che misura circa 500 km (311 mi) di diametro. Sulla base delle misurazioni della gravità eseguite daCassini,si crede che il suo oceano interno si trovi sotto una superficie esterna ghiacciata a una profondità di 20-25 km (12,4-15,5 mi). Tuttavia, questo ghiaccio superficiale si assottiglia a circa 1-5 km (0.6-3,1 mi) sopra la regione polare meridionale, dove i getti d'acqua e le particelle ghiacciate si riversano attraverso le fessure.
Basandosi sul modo in cui Encelado orbita attorno a Saturno con una certa oscillazione (ovvero la librazione), gli scienziati sono stati in grado di fare stime della profondità dell'oceano, che collocano a 26-31 km (da 16 a 19 mi). Tutto questo circonda un nucleo che si crede sia composto da minerali silicati e metallo, ma che è anche poroso. Nonostante tutti questi risultati, la fonte del calore interno è rimasta una questione aperta.
Questo meccanismo dovrebbe essere attivo quando la luna si è formata miliardi di anni fa ed è ancora attivo oggi (come evidenziato dall'attuale attività del pennacchio). Come ha spiegato il Dr. Choblet in un ESA comunicato stampa :
'Dove Encelado ottiene il potere sostenuto per rimanere attivo è sempre stato un po' un mistero, ma ora abbiamo considerato più in dettaglio come la struttura e la composizione del nucleo roccioso della luna potrebbero svolgere un ruolo chiave nel generare l'energia necessaria'.
Le misurazioni della gravità effettuate dalla sonda spaziale Cassini della NASA e dal Deep Space Network suggeriscono che la luna di Saturno Encelado, che ha getti di vapore acqueo e ghiaccio che sgorgano dal suo polo sud, ospita anche un grande oceano interno sotto un guscio di ghiaccio, come mostra questa illustrazione. Credito: NASA/JPL-Caltech
Per anni, gli scienziati hanno ipotizzato che le forze di marea causate dall'influenza gravitazionale di Saturno siano responsabili del riscaldamento interno di Encelado. Si ritiene che anche il modo in cui Saturno spinge e tira la luna mentre segue un percorso ellittico attorno al pianeta sia ciò che causa la deformazione del guscio ghiacciato di Encelado, causando le fessure attorno alla regione polare meridionale. Si ritiene che questi stessi meccanismi siano i responsabili dell'oceano interno di acqua calda di Europa.
Tuttavia, l'energia prodotta dall'attrito delle maree nel ghiaccio è troppo debole per controbilanciare la perdita di calore vista dall'oceano. Alla velocità con cui l'oceano di Encelado sta perdendo energia nello spazio, l'intera luna si congelerebbe solida entro 30 milioni di anni. Allo stesso modo, anche il decadimento naturale degli elementi radioattivi all'interno del nucleo (che è stato suggerito anche per altre lune) è circa 100 volte troppo debole per spiegare l'attività interna e del pennacchio di Encelado.
Per risolvere questo problema, il dottor Choblet e il suo team hanno condotto simulazioni del nucleo di Encelado per determinare che tipo di condizioni potrebbero consentire il riscaldamento delle maree per miliardi di anni. Come affermano nel loro studio:
“In assenza di vincoli diretti sulle proprietà meccaniche del nucleo di Encelado, consideriamo un'ampia gamma di parametri per caratterizzare il tasso di attrito delle maree e l'efficienza del trasporto dell'acqua tramite flusso poroso. Il nucleo non consolidato di Encelado può essere visto come un materiale altamente granulare/frammentato, in cui è probabile che la deformazione mareale sia associata all'attrito intergranulare durante i riarrangiamenti dei frammenti.
Rendering artistico che mostra una sezione trasversale interna della crosta di Encelado, che mostra come l'attività idrotermale possa causare i pennacchi d'acqua sulla superficie lunare. Crediti: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
Quello che hanno scoperto è che per ilCassiniosservazioni per essere confermate, il nucleo di Encelado dovrebbe essere costituito da roccia non consolidata, facilmente deformabile e porosa. Questo nucleo potrebbe essere facilmente permeato da acqua liquida, che penetrerebbe nel nucleo e si riscalderebbe gradualmente attraverso l'attrito di marea tra i frammenti di roccia in movimento. Una volta che quest'acqua fosse stata sufficientemente riscaldata, sarebbe salita verso l'alto a causa delle differenze di temperatura con l'ambiente circostante.
Questo processo alla fine trasferisce il calore all'oceano interno in pennacchi stretti che salgono fino al guscio ghiacciato di Encelado. Una volta lì, provoca lo scioglimento del ghiaccio superficiale e la formazione di fessure attraverso le quali i getti raggiungono lo spazio, vomitando acqua, particelle di ghiaccio e minerali idratati che ricostituire l'E-Ring di Saturno . Tutto questo è coerente con le osservazioni fatte daCassini,ed è sostenibile dal punto di vista geofisico.
In altre parole, questo studio è in grado di dimostrare che l'azione nel nucleo di Encelado potrebbe produrre il riscaldamento necessario per mantenere un oceano globale e produrre attività di pennacchio. Poiché questa azione è il risultato della struttura del nucleo e dell'interazione delle maree con Saturno, è perfettamente logico che abbia avuto luogo per miliardi di anni. Quindi, oltre a fornire la prima spiegazione coerente per l'attività del pennacchio di Encelado, questo studio è anche una forte indicazione dell'abitabilità.
Come gli scienziati hanno capito, la vita impiega molto tempo per andare avanti. Sulla Terra, si stima che i primi microrganismi siano sorti dopo 500 milioni di anni e si ritiene che le bocche idrotermali abbiano svolto un ruolo chiave in questo processo. Ci sono voluti altri 2,5 miliardi di anni perché la prima vita multicellulare si evolvesse e piante e animali terrestri esistono solo negli ultimi 500 milioni di anni.
Sapere che lune come Encelado – che ha la chimica necessaria per sostenere la vita – ha anche avuto l'energia necessaria per miliardi di anni è quindi molto incoraggiante. Si può solo immaginare cosa troveremo una volta che inizieranno le future missioni ispezionando i suoi pennacchi più strettamente!
Ulteriori letture: QUESTO , Astronomia della natura