Indicios de actividad hidrotermal en el lecho marino de una luna helada

Este descubrimiento refuerza la emocionante teoría de que esta luna podría presentar las condiciones adecuadas para albergar formas de vida.

La misión Cassini marcó como una de sus prioridades comprender la estructura interna de esta luna de 500 kilómetros de diámetro, después de descubrir en el año 2005 una serie de fracturas en el polo sur de Encélado que emitían grandes chorros de hielo y de vapor de agua.

Las partículas de hielo de estos chorros contenían grandes concentraciones de sales de sodio, lo que significa que el agua había estado en contacto con rocas. El posterior análisis del campo gravitatorio de Encélado desveló la existencia de un océano subterráneo de 10 kilómetros de profundidad en el polo sur de esta luna, oculto bajo una corteza de hielo de 30-40 kilómetros de espesor.

Tras pasar más de cuatro años estudiando de forma exhaustiva los datos recogidos por Cassini y compararlos con simulaciones por ordenador y experimentos de laboratorio, los científicos han sido capaces de comprender las reacciones químicas que están teniendo lugar en el fondo del océano de Encélado.

Gracias al Analizador de Polvo Cósmico de Cassini, los científicos han descubierto una población de diminutas partículas de polvo, con un radio de apenas 2-8 nm, en órbita a Saturno. Estas partículas son ricas en silicio, lo que las diferencia de los granos de agua congelada que abundan en el entorno del planeta y en su famoso sistema de anillos.

Los investigadores piensan que estas partículas ricas en silicio se formaron en el fondo del océano de Encélado a través de procesos hidrotermales, en los que una corriente de agua a más de 90 grados centígrados estaría disolviendo los minerales del interior rocoso de la luna. Todavía no se sabe cuál podría ser la fuente de este calor, pero probablemente estaría asociado a las fuerzas de marea inducidas por Saturno o a las reacciones químicas y los procesos de decaimiento radioactivo en el núcleo de Encélado.

Al ascender, el flujo de agua caliente entraría en contacto con una masa de agua más fría, lo que provocaría la condensación de los minerales, formando nano-partículas de silicio en suspensión.

El reducido tamaño de estas partículas implica que no tardaron más que unos meses, o unos pocos años como mucho, en alcanzar la superficie del océano, donde se mezclarían con granos de hielo de mayor tamaño en las grietas que conectan esta gran masa de agua con la superficie de la luna. Una vez expulsados al espacio por sus potentes géiseres, el hielo se habría erosionado, liberando las minúsculas partículas rocosas detectadas por Cassini.

“Es muy emocionante que estos diminutos granos de roca, lanzados al espacio por una serie de géiseres, nos estén permitiendo estudiar las condiciones en el fondo del océano de una luna helada, e incluso en su subsuelo”, explica Sean Hsu, investigador postdoctoral en la Universidad de Colorado en Boulder y autor principal del artículo publicado ayer en Nature.

Aquí en la Tierra podemos encontrar partículas de silicio en la arena y en los cristales de cuarzo, y normalmente son producto de la actividad hidrotermal en unas condiciones muy específicas. En concreto, estas partículas se forman cuando se enfría de forma brusca agua ligeramente alcalina, con una modesta cantidad de sal y sobresaturada de silicio.

“Buscamos de forma metódica hipótesis alternativas que explicasen el origen de las nano-partículas de silicio, pero todos los resultados reforzaban una misma teoría, que consideramos la más probable”, aclara Frank Postberg, científico del Analizador de Polvo Cósmico de Cassini en la Universidad de Heidelberg, Alemania, y coautor de este estudio.

Hsu y Postberg trabajaron con un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio, que realizaron los experimentos de laboratorio que permitieron validar la hipótesis de la actividad hidrotermal.

Por si fuera poco, las medidas del campo gravitatorio de Encélado realizadas por Cassini sugieren que el núcleo de esta luna es bastante poroso, lo que permitiría que el agua del océano se filtrase hacia su interior y proporcionaría una gran superficie de contacto para disolver los minerales.

“De hecho, es posible que la mayor parte de estos interesantes procesos químicos tengan lugar en las profundidades del núcleo de Encélado, y no sólo en su lecho marino”, añade Hsu.

Otro artículo publicado en las Geophysical Research Letters el mes pasado describe la abundancia de metano en la atmósfera de Encélado detectada por Cassini. Este gas también podría ser producto de la actividad hidrotermal en el fondo del océano de Encélado, o haber sido liberado tras la fusión de un tipo de hielo rico en metano.

“Esta luna cuenta con todos los ingredientes – agua, calor y minerales – necesarios para albergar vida en el Sistema Solar exterior, lo que confirma el gran potencial astrobiológico de Encélado”, explica Nicolás Altobelli, científico del proyecto Cassini para la ESA.

“Encélado podría representar un hábitat bastante común en nuestra Galaxia: lunas heladas en órbita a planetas gaseosos, ubicadas fuera de la ‘zona habitable’ de una estrella, pero capaces de mantener agua en estado líquido gracias a una corteza de hielo”.

Nota a los Editores

“Ongoing hydrothermal activities within Enceladus”, de H-W. Hsu et al., fue publicado en la edición del 12 de marzo de Nature.

“Possible evidence for a methane source in Enceladus’ ocean”, de A. Bouquet et al., fue publicado en la edición del 26 de febrero de 2015 de las Geophysical Research Letters.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto conjunto de la NASA, la ESA y ASI, la agencia espacial italiana. El laboratorio JPL de la NASA, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, gestiona la misión para el Directorado de Misiones científicas de la NASA, con sede en Washington DC.

El Analizador de Polvo Cósmico de Cassini fue desarrollado por el Centro Aeroespacial Alemán. El equipo del instrumento está dirigido por Ralf Srama y tiene su sede en la Universidad de Stuttgart, Alemania.

A. Bouquet trabajó en este estudio con H. Waite, que dirige el equipo del instrumento INMS de Cassini en el Instituto de Investigación del Suroeste, en San Antonio, y O. Mousis y S. Picaud, del instituto francés UTINAM.

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