Confirman existencia de océano bajo la superficie de Encélado

09/04/2014

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En 2005, la sonda espacial Cassini de la NASA envió imágenes a la Tierra de una luna de Saturno helada escupiendo vapor de agua y hielo a través de grietas en su superficie, plumas conocidas como «rayas de tigre». Fue una gran noticia que la diminuta Encélado de unos 500 kilómetros de diámetro era un lugar tan activo. Desde entonces, los científicos tienen la hipótesis de que una gran reserva de agua se encuentra debajo de la superficie helada, posiblemente alimentando las plumas. Ahora, utilizando mediciones de la gravedad recogidas por la Cassini, los científicos han confirmado que Encélado alberga un gran océano subterráneo cerca de su polo sur, debajo de esas rayas de tigre.

«Por primera vez, hemos utilizado un método geofísico para determinar la estructura interna de Encélado, y los datos sugieren que, efectivamente, hay una gran, océano posiblemente regional a unos 50 kilómetros por debajo de la superficie del polo sur», dice David Stevenson, profesor Marvin L. Goldberger de Ciencias Planetarias en Caltech y un experto en estudios sobre el interior de los cuerpos planetarios. «Esto proporciona una historia posible para explicar porqué el agua está brotando de estas fracturas que vemos en el polo sur.»

Stevenson es uno de los autores en un artículo que describe el hallazgo en la edición online de Science. Luciano Iess de la Universidad Sapienza de Roma es el autor principal del artículo.

Durante tres sobrevuelos de Encélado, entre abril de 2010 y mayo de 2012, los científicos recolectaron mediciones extremadamente precisas de la trayectoria de la Cassini mediante el seguimiento de la señal portadora de microondas de la nave espacial con la Red de Espacio Profundo de la NASA. El tirón gravitatorio de un cuerpo planetario, como Encélado, altera la trayectoria de vuelo de la sonda espacial ligeramente. Al medir el efecto de estas desviaciones en la frecuencia de la señal de la Cassini a medida que el orbitador pasó sobre Encelado, los científicos fueron capaces de aprender sobre el campo gravitacional de la pequeña luna. Esto, a su vez, reveló detalles acerca de la distribución de la masa dentro de ella.

«Esta es realmente la única manera de aprender acerca de la estructura interna de algo mediante teledetección», dice Stevenson. De hecho, mediciones más precisas requerirían de la colocación de sismógrafos en la superficie, algo que en Encélado sin duda no va a suceder en el corto plazo.

La característica clave de los datos de gravedad era una anomalía de masa negativa en el polo sur de Encélado. En pocas palabras, existe una anomalía como cuando hay menos masa en un lugar determinado de lo que sería de esperar en el caso de un cuerpo esférico uniforme. Puesto que hay una depresión conocida en la superficie del polo sur de la luna, los científicos esperaban encontrar una anomalía de masa negativa. Sin embargo, la anomalía es un poco más pequeño de lo que se predijo por la depresión por sí sola.

«Podemos decir que esto se compensa en profundidad», dice Stevenson.

Dicha compensación para la masa se encuentra comúnmente en cuerpos planetarios, incluyendo la Tierra. En algunos casos, la ausencia de material en la superficie se compensa en profundidad por la presencia de material más denso. En otros casos, la presencia de material extra en la superficie se compensa por la existencia de material menos denso en profundidad. De hecho, cuando se realizaron las primeras mediciones de gravedad en la India, los científicos quedaron impresionados por el hecho de que el Monte Everest no parecía producir mucho efecto. Hoy sabemos que, como la mayoría de las montañas de la Tierra, el Everest es compensada por una raíz de baja densidad que se extiende decenas de kilómetros por debajo de la superficie. En otras palabras, el material que sobresale por encima de la superficie es compensada por una reducción de la densidad en profundidad.

En el caso de Encélado, es todo lo contrario. La ausencia de material en la superficie se compensa en profundidad por la presencia de material que es más denso que el hielo. «El único candidato sensato para ese material es agua», dice Stevenson. «Así que si tenemos una depresión en el polo sur debajo de la superficie de 50 kilometros por una capa de agua o un océano, esa capa de agua en la profundidad es una masa positiva anomalía. Juntos los dos anomalías representan nuestras mediciones.»

Aunque nadie puede decir con certeza si la subsuperficie del océano suministra el agua que se ha visto en la pulverización procedente de las rayas de tigre en la superficie de Encélado, los científicos creen que es posible. La sospecha es que las fracturas, de alguna manera que todavía no está totalmente clara, conectan a una parte de la luna que está siendo calentada por las mareas por repetida flexión, cuando recorre su órbita excéntrica. «Es de suponer que el calentamiento por marea también está reponiendo el océano, por lo que es posible que algo de este agua está saliendo a través de las rayas de tigre», concluye Stevenson.

El documento se titula «The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus» Coautores adicionales de él son Marzia Parisi, Douglas Hemingway, Robert A. Jacobson, Jonathan I. Lunine, Francis Nimmo, John W. Armstrong, Sami W. Asmar, Maria Ducci, y Paolo Tortora. El trabajo fue apoyado por la Agencia Espacial Italiana y por la NASA a través del proyecto Cassini. La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. El Laboratorio de Propulsión a Chorro dirige la misión para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA.