Nel corso della sua orbita ellittica, la luna Encelado viene schiacciata in modo non uniforme dall'attrazione gravitazionale di Saturno e si deforma da una forma sferica a una forma di pallone da calcio e viceversa. Questo stress ciclico provoca un fenomeno chiamato "riscaldamento delle maree" all'interno di Encelado e dissipa abbastanza energia per mantenere quello che si ritiene essere un oceano globale sotto la crosta ghiacciata della luna.
Al polo sud di Encelado, un gran numero di getti spruzzano particelle di ghiaccio da una serie di faglie frastagliate lunghe 150 chilometri, note come faglie a strisce di tigre, e questo materiale espulso si coalizza sopra la superficie della luna per formare un pennacchio. Campioni di questo materiale analizzati dalla missione Cassini della NASA suggeriscono che le condizioni chimiche ritenute necessarie per la vita potrebbero esistere nelle profondità dell'oceano sotto la superficie di Encelado.
Ora, una nuova ricerca condotta dallo studente laureato Alexander Berne (MS '22), in collaborazione con Mark Simons, professore di geofisica John W. e Herberta M. Miles e direttore del Brinson Exploration Hub al Caltech, utilizza un modello geofisico dettagliato per caratterizzare il movimento di queste faglie a strisce di tigre e fornisce nuove informazioni sui processi geofisici che controllano l'attività dei getti.
Comprendere questi e altri fattori, come la misura in cui il materiale del getto rappresenta l’oceano sotterraneo, da quanto tempo i getti sono attivi, la topografia del suo guscio di ghiaccio e così via, è fondamentale per ottenere un quadro dettagliato della potenziale abitabilità della Luna. nel tempo.
L'articolo è intitolato "L'attività dei jet su Encelado collegata al movimento di scivolamento guidato dalle maree lungo le strisce della tigre" ed è stato pubblicato sulla rivista Nature Geoscience il 29 aprile.
Il pennacchio sopra il polo sud di Encelado varia di intensità, aumentando e diminuendo di intensità per produrre due notevoli picchi luminosi in emissione durante l'orbita di 33 ore della luna attorno a Saturno. È stato teorizzato che le forze delle maree causano l'apertura e la chiusura delle faglie a strisce di tigre come la porta di un ascensore, consentendo loro di emettere più o meno materiale in cicli che corrispondono a tali maree.
Tuttavia, tali modelli non sono in grado di prevedere con precisione la tempistica dei picchi di luminosità del pennacchio. Più problematico:questo meccanismo di apertura della faglia richiede più energia di quella che si prevede sarà disponibile solo dalla forzatura delle maree.
Il nuovo studio suggerisce che le variazioni osservate nella resistenza del pennacchio di Encelado potrebbero essere dovute al movimento delle faglie a strisce di tigre con un movimento trascorrente, con un lato che si sposta oltre l’altro, simile allo stile di movimento della faglia che produce terremoti lungo faglie come quella della California. San Andreas. L'energia richiesta per tale movimento della faglia è notevolmente inferiore a quella richiesta dal meccanismo di apertura/chiusura.
Berne e colleghi hanno sviluppato un sofisticato modello numerico per simulare il movimento trascorrente lungo le faglie di Encelado. Questi modelli considerano anche il ruolo dell'attrito tra le pareti ghiacciate delle faglie, che fa sì che la deformazione sia sensibile sia alle sollecitazioni di compressione che tendono a serrare e sbloccare la faglia, sia alle sollecitazioni di taglio che tendono a provocare lo scivolamento sulla faglia.
Il modello numerico è in grado di simulare lo scivolamento lungo le strisce della tigre in un modo che corrisponde alle variazioni di luminosità del pennacchio e alle variazioni spaziali della temperatura superficiale, suggerendo che i getti sono effettivamente controllati dal movimento trascorrente sull'orbita di Encelado.
I ricercatori teorizzano che i singoli getti si verificano in corrispondenza di "tiramenti" nelle faglie:sezioni piegate di faglia che si aprono sotto il movimento trascorrente regionale. Una recente ricerca separata del JPL ha esaminato anche la regione della striscia di tigre e ha trovato prove geologiche di separazioni lungo le faglie, situate proprio nella posizione dei getti.
"Ora sembriamo avere ragioni sia geologiche che geofisiche per sospettare che l'attività dei jet avvenga durante i distacchi lungo le strisce della tigre di Encelado", afferma Berne.
Nel 2005, la missione Cassini ha sorvolato Encelado, ha campionato il materiale del getto e ha scoperto che il pennacchio contiene elementi come carbonio e azoto, indicando che l'oceano sotterraneo attualmente potrebbe ospitare condizioni favorevoli alla vita. Oltre alla presenza di questi e altri componenti chimici, per l'abitabilità sono necessarie condizioni geofisiche chiave, come una sufficiente produzione di calore e un flusso di nutrienti tra il nucleo, l'oceano e la superficie.
"Affinché la vita si evolva, le condizioni per l'abitabilità devono essere giuste per molto tempo, non solo per un istante", afferma Simons. "Su Encelado, c'è bisogno di un oceano longevo. Le osservazioni geofisiche e geologiche possono fornire vincoli chiave sulla dinamica del nucleo e della crosta, nonché sulla misura in cui questi processi sono stati attivi nel tempo."
"Sono necessarie misurazioni dettagliate del movimento lungo le strisce della tigre per confermare le ipotesi avanzate nel nostro lavoro", afferma Berne. "Ad esempio, ora abbiamo la capacità di acquisire immagini dello scivolamento delle faglie, come i terremoti, sulla Terra utilizzando misurazioni radar dai satelliti in orbita.
"L'applicazione di questi metodi a Encelado dovrebbe permetterci di comprendere meglio il trasporto di materiale dall'oceano alla superficie, lo spessore della crosta di ghiaccio e le condizioni a lungo termine che potrebbero consentire alla vita di formarsi ed evolversi su Encelado."
Ulteriori informazioni: Alexander Berne et al, Attività dei jet su Encelado collegata al movimento di scivolamento provocato dalle maree lungo le strisce della tigre, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01418-0
Informazioni sul giornale: Geoscienza naturale
Fornito dal California Institute of Technology
