Col tempo, l'acqua fresca dell'oceano penetra nel nucleo poroso della luna. Le sacche d'acqua che si estendono in profondità nell'interno vengono riscaldate dal contatto con la roccia nell'interno riscaldato dalle maree e successivamente si sollevano a causa della galleggiabilità positiva, portando a un'ulteriore interazione con le rocce. Il calore depositato al confine tra il fondo marino e l'oceano alimenta le bocche idrotermali. Il calore e le particelle rocciose vengono trasportate attraverso l'oceano, innescando la fusione localizzata nel guscio ghiacciato soprastante. Questo porta alla formazione di fessure, da cui vengono espulsi nello spazio getti di vapore acqueo e le particelle rocciose del fondo marino. Nella grafica, la 'fetta' interna è un estratto da un nuovo modello che simulava questo processo. Il bagliore arancione rappresenta le parti del nucleo in cui le temperature raggiungono almeno i 90°C. Il riscaldamento delle maree dovuto all'attrito che si crea tra le particelle nel nucleo poroso fornisce una fonte chiave di energia, ma non è illustrato in questo grafico. Il riscaldamento delle maree deriva principalmente dall'attrazione gravitazionale di Saturno. Credito:Superficie:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; interni:GPL-CNRS/U. Nantes/U. fa arrabbiare Composizione grafica:ESA
Abbastanza calore per alimentare l'attività idrotermale all'interno della luna oceanica di Saturno Encelado per miliardi di anni potrebbe essere generato dall'attrito delle maree se la luna ha un nucleo altamente poroso, un nuovo studio trova, lavorare a favore della luna come mondo potenzialmente abitabile.
Un articolo pubblicato su Astronomia della natura presenta oggi il primo concetto che spiega le caratteristiche chiave di Encelado di 500 km di diametro osservate dalla navicella spaziale internazionale Cassini nel corso della sua missione, che si è concluso a settembre.
Ciò include un oceano salato globale sotto un guscio di ghiaccio con uno spessore medio di 20-25 km, diradamento a soli 1-5 km sopra la regione polare meridionale. Là, getti di vapore acqueo e granelli ghiacciati vengono lanciati attraverso fessure nel ghiaccio. La composizione del materiale espulso misurata da Cassini comprendeva sali e polvere di silice, suggerendo che si formino attraverso l'acqua calda - almeno 90 ° C - interagendo con la roccia nel nucleo poroso.
Queste osservazioni richiedono un'enorme fonte di calore, circa 100 volte di più di quanto dovrebbe essere generato dal decadimento naturale degli elementi radioattivi nelle rocce nel suo nucleo, così come un mezzo per concentrare l'attività al polo sud.
Si pensa che l'effetto mareale di Saturno sia all'origine delle eruzioni che deformano il guscio ghiacciato con movimenti push-pull mentre la luna segue un percorso ellittico attorno al pianeta gigante. Ma l'energia prodotta dall'attrito delle maree nel ghiaccio, da solo, sarebbe troppo debole per controbilanciare la perdita di calore vista dall'oceano:il globo si congelerebbe entro 30 milioni di anni.
Come ha dimostrato Cassini, la luna è chiaramente ancora estremamente attiva, suggerendo che sta succedendo qualcos'altro.
pennacchi drammatici, sia grandi che piccoli, spruzza acqua ghiacciata da molti punti lungo le "strisce di tigre" vicino al polo sud della luna di Saturno Encelado. Le strisce di tigre sono fessure che spruzzano particelle ghiacciate, vapore acqueo e composti organici. In questa immagine si possono vedere più di 30 getti individuali di diverse dimensioni, che è un mosaico creato da due immagini ad alta risoluzione catturate quando Cassini ha sorvolato Encelado e attraverso i getti il 21 novembre 2009. Questa vista è stata ottenuta a una distanza di circa 14 000 km da Encelado. Credito:Agenzia spaziale europea
"Dove Encelado ottiene il potere sostenuto di 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, ", afferma l'autore principale Gaël Choblet dell'Università di Nantes in Francia.
Nelle nuove simulazioni il nucleo è costituito da materiale non consolidato, facilmente deformabile, roccia porosa che l'acqua può facilmente permeare. Come tale, l'acqua liquida fresca dall'oceano può penetrare nel nucleo e riscaldarsi gradualmente attraverso l'attrito di marea tra i frammenti di roccia in movimento, man mano che si approfondisce.
L'acqua circola nel nucleo e poi sale perché è più calda dell'ambiente circostante. Questo processo alla fine trasferisce il calore alla base dell'oceano in pennacchi stretti dove interagisce fortemente con le rocce. Al fondo del mare, questi pennacchi sfociano nell'oceano più freddo.
Si prevede che un solo hotspot del fondale marino rilasci fino a 5 GW di energia, all'incirca corrispondente all'energia geotermica consumata annualmente in Islanda.
Tali punti caldi del fondale marino generano pennacchi oceanici che si alzano di pochi centimetri al secondo. Non solo i pennacchi provocano un forte scioglimento della crosta di ghiaccio sopra, ma possono anche trasportare piccole particelle dal fondo marino, da settimane a mesi, che vengono poi rilasciati nello spazio dai getti ghiacciati.
Inoltre, i modelli al computer degli autori mostrano che la maggior parte dell'acqua dovrebbe essere espulsa dalle regioni polari della luna, con un processo inarrestabile che porta a punti caldi in aree localizzate, e quindi un guscio di ghiaccio più sottile direttamente sopra, coerente con quanto dedotto da Cassini.
Questa sequenza di immagini del filmato è tratta dall'ultima osservazione dedicata del pennacchio di Encelado da parte di Cassini. Le immagini sono state ottenute in circa 14 ore mentre le telecamere di Cassini fissavano l'attivo, luna ghiacciata. La vista durante l'intera sequenza è del lato notturno della luna, ma la prospettiva di Cassini su Encelado cambia durante la sequenza. Il film inizia con una vista della parte della superficie illuminata dalla luce riflessa da Saturno e passa a un terreno completamente non illuminato. Il tempo di esposizione delle immagini cambia circa a metà della sequenza, per rendere visibili i dettagli più deboli. (Il cambiamento rende anche visibili le stelle sullo sfondo.) Le immagini in questa sequenza di filmati sono state scattate il 28 agosto 2017, utilizzando la fotocamera ad angolo stretto di Cassini. Le immagini sono state acquisite a una distanza da Encelado che è passata da 1,1 milioni a 868 000 km. La scala dell'immagine cambia durante la sequenza, da 7 a 5 km/pixel. La missione Cassini è un progetto cooperativo della NASA, ESA e Agenzia Spaziale Italiana. Credito:Agenzia spaziale europea
"Le nostre simulazioni possono spiegare simultaneamente l'esistenza di un oceano su scala globale a causa del trasporto di calore su larga scala tra l'interno profondo e il guscio di ghiaccio, e la concentrazione di attività in una regione relativamente ristretta intorno al polo sud, spiegando così le principali caratteristiche osservate da Cassini, ", afferma il coautore Gabriel Tobie, anche dall'Università di Nantes.
Gli scienziati affermano che le efficienti interazioni roccia-acqua in un nucleo poroso massaggiato dall'attrito delle maree potrebbero generare fino a 30 GW di calore in decine di milioni o miliardi di anni.
"Le future missioni in grado di analizzare le molecole organiche nel pennacchio di Encelado con una precisione maggiore di quella di Cassini sarebbero in grado di dirci se condizioni idrotermali prolungate avrebbero potuto consentire alla vita di emergere, "dice Nicola Altobelli, Scienziato del progetto Cassini dell'ESA.
Una futura missione dotata di radar per la penetrazione del ghiaccio sarebbe anche in grado di limitare lo spessore del ghiaccio, e passaggi ravvicinati aggiuntivi - o un velivolo in orbita - migliorerebbero i modelli degli interni, verificando ulteriormente la presenza di pennacchi idrotermali attivi.
"Voleremo strumenti di nuova generazione, compreso il radar che penetra nel terreno, alle lune oceaniche di Giove nel prossimo decennio con la missione JUICE dell'ESA, che ha il compito specifico di cercare di capire la potenziale abitabilità dei mondi oceanici nel Sistema Solare esterno, "aggiunge Nicola.
