La luna de Saturno, Encelado, ha cautivado a los científicos desde el Voyager 2 la misión pasó por el sistema en 1981. El misterio solo 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 fueron apodadas "rayas de tigre" debido a 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 Carnegie Institute of Science ha revelado la física que rige estas fisuras. Esto incluye cómo se relacionan con la actividad del penacho 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, un miembro de Carnegie del Departamento de Magnetismo Terrestre del Instituto. Se le unieron los científicos planetarios Maxwell Rudolph de la Universidad de California Davis y Michael Manga de la Universidad de California Berkeley.
En aras 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 con el 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 tan uniformemente espaciadas. Como explicó Hemingway:
“Visto por primera vez por la misión Cassini a Saturno, estas rayas son como nada más conocido en nuestro Sistema Solar. Son paralelos y espaciados uniformemente, a unos 130 kilómetros de largo y 35 kilómetros de distancia. Lo que los 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 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) en 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).
Esta excentricidad hace que Encelado se estire y flexione, lo que resulta en calentamiento interno y actividad geotérmica. Este proceso es lo que permite a Encelado mantener un océano interior en su límite núcleo-manto. Es en los polos donde se sienten más 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 hará que la capa de hielo se espese y adelgace desde abajo, causando 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 las grietas, lo que lleva a las rayas de tigre.
Todas estas características toman sus nombres de ciudades que figuran en el compendio árabe de cuentos populares. Las noches árabes: Alexandria Sulcus, Cairo Sulcus, Bagdad Sulcus y Damascus Sulcus. El equipo cree que la fisura de Bagdad Sulcus fue la primera en formarse y no se volvió a congelar después. Esto permitió que brotaran columnas de agua desde adentro, lo que eventualmente causó la formación de tres fisuras paralelas más.
Básicamente, después de que las columnas de agua rociadas de la superficie de la luna, se congelarían en el espacio y se volverían a depositar 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 agregó otra fuente de presión sobre la capa de hielo. Como explicó Max Rudolph, esto no solo explica cómo se formaron estas fisuras, sino también por qué corren paralelas entre sí.
"Nuestro modelo explica el espaciado regular de las grietas", dijo. "Eso provocó 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 erupcionando con columnas de agua. La interacción de las mareas de la luna con Saturno conduce a un ciclo constante de estiramiento y flexión. Esto evita que las fisuras se cierren y, en cambio, garantiza que experimenten un patrón regular de ensanchamiento y estrechamiento.
En cuanto a por qué sucede esto en Encelado y no en otras lunas, como Ganímedes, Europa, Titán y otros "mundos oceánicos", eso se reduce a su tamaño. Las lunas más grandes tienen una gravedad más fuerte que evita que las fracturas causadas por las interacciones de las mareas se abran completamente hacia el interior. Por lo tanto, Encelado es la única luna helada conocida donde pueden aparecer rayas de tigre. Como lo caracterizó Hemingway:
“Dado que gracias a estas fisuras hemos podido muestrear y estudiar el océano subsuperficial de Encelado, que es amado por los astrobiólogos, pensamos que era importante comprender las fuerzas que los formaron y los sostuvieron. Nuestro modelo 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 ".
En las décadas siguientes, se espera que se pueda enviar otra misión al sistema de Saturno para explorar Encelado con mayor detalle. Ya, los datos obtenidos por Cassini ha confirmado que las plumas que salen de sus fisuras contienen moléculas orgánicas. Las misiones futuras intentarán determinar si también existe vida extraterrestre debajo de la superficie helada de la luna.
