Le lune ghiacciate nel sistema solare esterno contengono il potenziale per la vita, dato che possono contenere oceani d'acqua. Ma la vita ha bisogno anche di una fonte di energia per svolgere funzioni essenziali come la crescita, riproduzione e movimento.

Come, poi, potrebbe essere generata energia su una luna lontana, lontano dal calore del sole? Un recente articolo ha esaminato come potrebbe avvenire il riscaldamento delle maree negli oceani delle lune di Saturno, Titano ed Encelado, che sono ben studiati dalla missione Cassini della NASA e dell'Agenzia spaziale europea. Mentre gli scienziati hanno un'idea di quanto siano spessi questi oceani, la quantità di energia prodotta dalla dissipazione delle maree su questi mondi lontani è sconosciuta. Nei prossimi decenni saranno necessari ulteriori modelli e studi.

La nuova carta, "Modellazione numerica della dissipazione delle maree con la resistenza del fondo negli oceani di Titano ed Encelado, " è stato recentemente pubblicato online sulla rivista Icarus. La ricerca ha esaminato due diversi tipi di modelli di resistenza che influenzerebbero la dissipazione delle maree all'interno degli oceani, e fa previsioni su come questa dissipazione possa cambiare le orbite delle lune. La ricerca è stata guidata da Hamish Hay, un dottorando in scienze planetarie presso il Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona, ed è stato co-autore del suo supervisore, Isamu Matsuyama.

La ricerca di Hay ha applicato una simulazione al computer che ha sviluppato per studiare la resistenza delle maree negli oceani di Titano ed Encelado. Includevano la resistenza di Rayleigh (che si applica ai flussi lisci) e la resistenza sul fondo (che è più turbolenta). Il flusso effettivo negli oceani delle lune ghiacciate dovrebbe essere turbolento.

Energia delle maree

Hay ha mantenuto il suo modello semplice per vedere se corrispondeva ai calcoli teorici di altri autori. Ciò significava che, Per esempio, non ha messo un berretto di ghiaccio sugli oceani, che è ciò che si trova su queste lune lontane. Mantenne anche lo spessore degli oceani uniforme su tutta la luna. Questa è una buona approssimazione per grandi lune come Titano, ma non per Encelado, dove sappiamo che l'oceano è più spesso al polo sud. Con il suo modello ormai noto per corrispondere abbastanza da vicino alla teoria esistente, pianifica articoli futuri per esplorare gli effetti aggiuntivi di una calotta glaciale e i cambiamenti spaziali nello spessore dell'oceano.

Le lune ghiacciate dissipano energia perché sperimentano una forza gravitazionale mutevole a causa sia della distanza variabile tra la luna e il pianeta, e l'inclinazione dell'asse di rotazione della luna. Hay ha applicato ciascuno di questi a sua volta variando sia lo spessore dell'oceano che il coefficiente di resistenza, una rappresentazione numerica della resistenza del fluido, per vedere come viene influenzata la quantità di energia dissipata. Ha iniziato applicando la distanza luna-pianeta variabile a Titano con il risultato che il suo modello ha mostrato diversi picchi nella dissipazione di energia quando l'oceano è piuttosto sottile, spessore di poche decine di metri. Però, L'oceano di Titano è in realtà molto più spesso (più di 100 chilometri di spessore), quindi la sua vera energia dissipata, a causa della distanza variabile tra la luna e il pianeta, dovrebbe essere molto inferiore.

Quando Hay considerò la dissipazione dovuta all'inclinazione dell'asse di rotazione di Titano, il risultato è stato ben diverso. Se l'oceano di Titano è spesso almeno 100 metri, il riscaldamento che si verifica è controllato dalla quantità di resistenza che l'oceano sperimenta mentre scorre, noto come "coefficiente di resistenza del fondo".

"Ciò significherebbe che l'oceano sta dissipando più energia di quanto ci aspettassimo altrimenti, " ha detto. "Certo, questo si basa sull'entità del coefficiente di resistenza del fondo, che sottolineo, non lo sappiamo, " Egli ha detto.

su Encelado, secondo il modello di Hay, il riscaldamento dovuto alla resistenza del fondo e al cambiamento della distanza luna-pianeta si verifica più facilmente quando l'oceano è spesso meno di un chilometro, molto più sottile del presunto spessore effettivo dell'oceano lunare. Gli effetti della resistenza di Rayleigh non mostrano una quantità significativa di energia mareale dissipata. A differenza di Titano, l'inclinazione rotazionale di Encelado è probabilmente troppo piccola per causare una significativa dissipazione della marea, quindi qualsiasi energia per Encelado dovrebbe provenire da un altro processo.

È noto che le maree hanno un effetto anche sulle orbite dei satelliti. Per esempio, la dissipazione delle maree nel corso degli eoni può circolare l'orbita di un pianeta. Nel caso di Titano, Il modello di Hay ha mostrato che la dissipazione delle maree con un oceano abbastanza spesso potrebbe ridurre la velocità con cui la luna si sta allontanando da Saturno. Un oceano molto sottile potrebbe far migrare la luna verso Saturno, ma non dovrebbe essere così su Titano.

Hay ha detto che è troppo presto per parlare in dettaglio di eventuali implicazioni per l'astrobiologia, ma spera che la sua ricerca porterà a una migliore comprensione dell'ambiente delle maree su Encelado e Titano e quanta energia di marea potrebbe essere disponibile per la vita su quelle lune.

La missione di Cassini si concluderà a settembre 2017 quando la navicella spaziale, a corto di carburante, è diretto verso Saturno. La manovra non solo darà agli scienziati alcune misurazioni dell'atmosfera di Saturno, ma proteggerà anche le lune ghiacciate vicine da ogni possibilità di contaminazione.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.