En el transcurso de su órbita elíptica, la luna Encelado es comprimida de manera desigual por la atracción gravitacional de Saturno y se deforma desde una forma esférica a una de balón de fútbol y viceversa. Este estrés cíclico provoca un fenómeno llamado "calentamiento por mareas" dentro de Encelado y disipa suficiente energía para mantener lo que se cree que es un océano global debajo de la corteza helada de la luna.
En el polo sur de Encelado, una gran cantidad de chorros arrojan partículas heladas desde un conjunto de fallas irregulares de 150 kilómetros de largo, conocidas como fallas de la raya del tigre, y este material expulsado se fusiona sobre la superficie de la luna para formar una columna. Las muestras de este material de la columna analizadas por la misión Cassini de la NASA sugieren que las condiciones químicas que se creen necesarias para la vida pueden existir en el océano profundo debajo de la superficie de Encelado.
Ahora, una nueva investigación dirigida por el estudiante graduado Alexander Berne (MS '22), en colaboración con Mark Simons, profesor de geofísica John W. y Herberta M. Miles y director del Brinson Exploration Hub en Caltech, utiliza un modelo geofísico detallado para caracterizar el movimiento de estas fallas en forma de franja de tigre y proporciona nuevos conocimientos sobre los procesos geofísicos que controlan la actividad de los chorros.
Comprender estos y otros factores (como en qué medida el material del chorro representa el océano subterráneo, cuánto tiempo han estado activos los chorros, la topografía de su capa de hielo, etc.) es crucial para obtener una imagen detallada de la habitabilidad potencial de la Luna. con el tiempo.
El artículo se titula "Actividad de chorros en Encelado vinculada al movimiento de huida y deslizamiento impulsado por las mareas a lo largo de rayas de tigre" y se publicó en la revista Nature Geoscience. el 29 de abril.
La columna sobre el polo sur de Encelado varía en intensidad, aumentando y disminuyendo en fuerza para producir dos picos brillantes notables en emisión durante la órbita de 33 horas de la luna alrededor de Saturno. Se ha teorizado que las fuerzas de marea hacen que las fallas en forma de raya de tigre se abran y cierren como la puerta de un ascensor, lo que les permite emitir más o menos material en ciclos que corresponden a esas mareas.
Sin embargo, estos modelos no son capaces de predecir con precisión el momento de los picos de brillo de la columna. Más problemático:este mecanismo de apertura de fallas requiere más energía de la que se espera que esté disponible únicamente mediante el forzamiento de las mareas.
El nuevo estudio sugiere que las variaciones observadas en la fuerza de la columna de Encelado pueden deberse a que las fallas en franja de tigre se mueven en forma de rumbo-deslizamiento, con un lado cortando al otro, similar al estilo de movimiento de falla que produce terremotos a lo largo de fallas como la de California. San Andreas. La energía necesaria para dicho movimiento de falla es considerablemente menor que la requerida por el mecanismo de apertura/cierre.
Berne y sus colegas desarrollaron un modelo numérico sofisticado para simular el movimiento de rumbo-deslizamiento a lo largo de las fallas de Encelado. Estos modelos también consideran el papel de la fricción entre las paredes heladas de las fallas, lo que hace que la deformación sea sensible tanto a las tensiones de compresión que tienden a sujetar y soltar la falla, como a las tensiones de corte que tienden a provocar el deslizamiento de la falla.
El modelo numérico es capaz de simular el deslizamiento a lo largo de las rayas del tigre de una manera que coincide con las variaciones en el brillo de la columna, así como con las variaciones espaciales en la temperatura de la superficie, lo que sugiere que los chorros están efectivamente controlados por el movimiento de rumbo-deslizamiento sobre la órbita de Encelado. P>
Los investigadores teorizan que los chorros individuales ocurren en "separaciones" en las fallas:secciones dobladas de la falla que se abren bajo un movimiento regional de rumbo-deslizamiento. Una investigación independiente reciente del JPL también examinó la región de la raya del tigre y encontró evidencia geológica de separaciones a lo largo de las fallas, ubicadas justo en la ubicación de los chorros.
"Ahora parece que tenemos razones tanto geológicas como geofísicas para sospechar que la actividad de los jets se produce en las zonas de separación a lo largo de las franjas de tigre de Encelado", dice Berne.
En 2005, la misión Cassini sobrevoló Encelado, tomó muestras del material del chorro y descubrió que la columna contiene elementos como carbono y nitrógeno, lo que indica que el océano subterráneo actualmente podría albergar condiciones favorables para la vida. Además de la presencia de estos y otros componentes químicos, para la habitabilidad se requieren condiciones geofísicas clave, como suficiente producción de calor y flujo de nutrientes entre el núcleo, el océano y la superficie.
"Para que la vida evolucione, las condiciones de habitabilidad tienen que ser adecuadas durante mucho tiempo, no sólo un instante", afirma Simons. "En Encelado, se necesita un océano de larga vida. Las observaciones geofísicas y geológicas pueden proporcionar limitaciones clave sobre la dinámica del núcleo y la corteza, así como sobre el grado en que estos procesos han estado activos a lo largo del tiempo".
"Se necesitan mediciones detalladas del movimiento a lo largo de las rayas del tigre para confirmar las hipótesis expuestas en nuestro trabajo", afirma Berne. "Por ejemplo, ahora tenemos la capacidad de obtener imágenes de deslizamientos de fallas, como terremotos, en la Tierra utilizando mediciones de radar desde satélites en órbita.
"La aplicación de estos métodos en Encelado debería permitirnos comprender mejor el transporte de material desde el océano a la superficie, el espesor de la corteza de hielo y las condiciones a largo plazo que pueden permitir que la vida se forme y evolucione en Encelado". P>
Más información: Alexander Berne et al, Actividad de chorro en Encelado vinculada al movimiento de rumbo-deslizamiento impulsado por las mareas a lo largo de rayas de tigre, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01418-0
Información de la revista: Geociencias de la naturaleza
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de California
