Aquecimento da lua oceânica Encélado durante mil milhões de anos

Um artigo publicado na Nature Astronomy apresenta o primeiro conceito que explica as principais características do Encélado, de 500 km de diâmetro, observada pela nave espacial internacional Cassini ao longo da sua missão, a qual concluiu em setembro.

Tal inclui um oceano global salgado abaixo de um reservatório de gelo, com uma espessura média de 20-25 km, diminuindo para apenas 1-5 km sobre a região polar sul. Aí, jatos de vapor de água e grãos de gelo são lançados através de fissuras no gelo. A composição do material ejetado, analisada por Cassini, incluiu sais e poeira de sílica, sugerindo que estes se formam através de água quente - pelo menos a 90ºC - interagindo com a rocha no núcleo poroso.

Estas observações exigem uma enorme fonte de calor, cerca de 100 vezes mais do que se espera que seja gerada pela decadência natural de elementos radioativos em rochas dentro do seu núcleo, além de um meio de convergir a atividade no polo sul.

Pensa-se que o efeito das marés de Saturno esteja na origem das erupções que deformam a concha gelada através de movimentos de “empurrar-puxar”, enquanto a lua segue um caminho elíptico em torno do planeta gigante. Mas a energia produzida pela fricção das marés no gelo, por si só, seria muito fraca para compensar a perda de calor observada a partir do oceano - o globo congelaria dentro de 30 milhões de anos.

Como Cassini mostrou, a lua continua extremamente ativa, sugerindo que algo mais está a acontecer.

“Onde Encélado obtém a energia sustentada para permanecer ativa sempre foi um pouco misterioso, mas agora consideramos em maior detalhe como a estrutura e composição do núcleo rochoso da lua poderia desempenhar um papel fundamental na geração da energia necessária”, diz o autor principal Gaël Choblet da Universidade de Nantes, França.

Nas novas simulações, o núcleo é feito de rocha porosa não consolidada, facilmente deformável, onde a água pode facilmente permear. Como tal, a água líquida fresca do oceano pode infiltrar-se no núcleo e gradualmente aquecer através de fricção das marés, entre fragmentos de rocha deslizantes, à medida que fica mais profundo.

A água circula no núcleo e depois ascende porque é mais quente do que o ambiente circundante. Este processo transfere, finalmente, o calor para a base do oceano em plumas estreitas, onde interage fortemente com as rochas. No fundo do mar, estas plumas saem para o oceano mais frio.

Estima-se que um ponto quente no fundo do mar liberte até 5 GW de energia, correspondendo aproximadamente, à energia geotérmica anual consumida na Islândia.

Esses pontos quentes no fundo do mar geram plumas oceânicas que sobem a alguns centímetros por segundo. Não só as plumas resultam num forte derretimento da crosta de gelo acima, mas também podem transportar pequenas partículas do fundo do mar, durante semanas a meses, que são lançadas para o espaço pelos jatos gelados.

Além disso, os modelos informáticos dos autores mostram que a maior parte da água deverá ser expulsa das regiões polares da lua, com um processo desenfreado que leva a pontos quentes em áreas localizadas e, portanto, uma camada de gelo mais fina diretamente acima, consistente com o que foi inferido por Cassini.

“As nossas simulações podem explicar, simultaneamente, a existência de um oceano à escala global devido ao transporte de calor em grande escala entre o interior profundo e a cobertura de gelo, e a concentração de atividade numa região relativamente estreita ao redor do polo sul, explicando assim as principais características observadas por Cassini”, diz o co-autor Gabriel Tobie, também da Universidade de Nantes.

Os cientistas dizem que as eficientes interações rocha-água num núcleo poroso, massageado pela fricção das marés, podem gerar até 30 GW de calor em dezenas de milhões a milhares de milhões de anos.

“Futuras missões, capazes de analisar as moléculas orgânicas na pluma de Encélado, com uma precisão maior do que a de Cassini, poderiam elucidar-nos se as condições hidrotermais sustentadas poderiam ter permitido o aparecimento de vida”, diz Nicolas Altobelli, cientista do projeto Cassini da ESA.

Uma missão futura, equipada com radar de penetração de gelo, poderia também restringir a espessura do gelo, e voos aproximados complementares - ou uma nave espacial em órbita - melhorariam os modelos do interior, verificando adicionalmente a presença de plumas hidrotérmicas ativas.

“Estaremos a voar instrumentos de próxima geração, incluindo um radar de penetração terrestre, para as luas oceânicas de Júpiter na próxima década, com a missão Juice da ESA, que está especificamente encarregada de tentar entender a potencial habitabilidade dos mundos oceânicos no sistema solar externo”, acrescenta Nicolas.

Notas aos Editores

“Powering prolonged hydrothermal activity inside Enceladus,” 
de G. Choblet et al. encontra-se publicado na Nature Astronomy, 6 de novembro de 2017.

A missão Cassini-Huygens é um projeto cooperativo entre a NASA, a ESA e a ASI, a agência espacial da Itália.

Para informações adicionais, é favor contatar:

Gaël Choblet
Université de Nantes, France
Email: Gael.Choblet@univ-nantes.fr

Gabriel Tobie
Université de Nantes, France
Email: gabriel.tobie@univ-nantes.fr

Nicolas Altobelli
ESA Cassini–Huygens Project Scientist



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Email: nicolas.altobelli@esa.int

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