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Calentamiento por cizalladura en Encelado

Las fuerzas de marea que actúan sobre las líneas de falla en la corteza de la luna helada producen que los bordes de las fallas se rocen unos contra otros, produciendo suficiente calor para transformar parte del hielo en penachos de vapor de agua y cristales de hielo, según un nuevo estudio publicado en el número del 17 de mayo de la revista Nature.

Francis Nimmo, profesor adjunto de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad de California en Santa Cruz, y sus coautores, calcularon la cantidad de calor que podría generarse mediante este mecanismo y concluyeron que es la explicación más probable para los penachos y otras características observadas en la región polar sur de Encelado. Esta región es más cálida que el resto de la helada superficie de Encelado y tiene rasgos denominados 'rayas de tigre' que semejan líneas de fallas tectónicas.

'Pensamos que las rayas de tigre son la fuente de los penachos, y hemos hecho predicciones sobre dónde deberían estar las rayas de tigre más calientes, algo que puede ser comprobado en futuras observaciones', asegura Nimmo.

Impulsando todo el proceso está la excéntrica órbita de la luna, que la lleva primero cerca de Saturno y luego más lejos, con lo que la atracción gravitatoria sobre la luna cambia con el tiempo.

'Se aplasta y estira a medida que gira alrededor de Saturno, y estas fuerzas de marea producen que las fallas se muevan de un lado a otro', dice Nimmo.

A diferencia de otras propuestas para explicar el origen de los penachos, este mecanismo no necesita la presencia de agua líquida cerca de la superficie de Encelado, según el coautor Robert Pappalardo, del Jet Propulsion Laboratory, de la NASA, en Pasadena, California.

'El calor es suficiente para que el hielo se sublime, como en un cometa: el hielo se convierte en vapor directamente, y al salir arrastra partículas al espacio', en palabras de Pappalardo.

El estudio sugiere, sin embargo, que Encelado tiene un océano líquido a gran profundidad bajo el hielo. Esto permite a la corteza de hielo deformarse lo suficiente para producir el movimiento necesario de las fallas. Si la corteza de hielo se asentase directamente sobre el interior rocoso de la luna, las fuerzas de marea no producirían suficiente movimiento en las fallas como para generar calor, dice Nimmo.

El mecanismo de fricción, ó 'calentamiento por cizalladura', es consistente con un estudio anterior hecho por Nimmo y Pappalardo, que propone que Encelado se reorientó a sí mismo para situar su zona caliente en el polo sur (puede verse una nota de prensa, en inglés, en http://press.ucsc.edu/text.asp?pid=878). En ese estudio, los investigadores describen cómo se produciría la reorientación de Encelado a resultas de una densidad inferior de la corteza de hielo en esa región.

En el nuevo artículo, los investigadores estiman que el espesor de la corteza de hielo es de al menos 5 kilómetros (3 millas) y más probablemente de decenas de kilómetros ó millas. También estiman que el movimiento a lo largo de las líneas de falla es de alrededor de medio metro durante el curso de un periodo mareal.

Además de a Nimmo y Pappalardo, los coautores del artículo incluyen a John Spencer, del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado, y McCall Mullen de la Universidad de Colorado, en Boulder. Este estudio fue patrocinado por los programas de investigación de geología y geofísica planetaria y de los planetas exteriores, de la NASA.

Encelado ha atraído el interés de los científicos, particularmente desde el descubrimiento hecho por la nave Cassini de la NASA, hace más de un año, de los géiseres que salen de su superficie. Este es uno de los dos artículos sobre Encelado que aparecieron en el número del 17 de mayo de Nature. En otro artículo, los científicos explican cómo las grietas en la superficie helada de Encelado se abren y cierran bajo el empuje de Saturno. Las mareas de Saturno podrían controlar los momentos de erupción de los géiseres, según sugieren los investigadores.

Historia relacionada: Las grietas de Encelado se abren y cierran bajo el empuje de Saturno.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. El Jet Propulsion Laboratory, una división del Instituto Tecnológico de California, en Pasadena, dirige la misión Cassini para la Oficina de Ciencia Espacial de la NASA, Washington, D.C. El orbitador Cassini y sus dos cámaras de a bordo fueron diseñadas, desarrolladas y ensambladas en el JPL.

Puede encontrarse más información sobre la misión Cassini en http://www.nasa.gov/cassini y http://saturn.jpl.nasa.gov/