las lunas heladas de saturno,Encelado, que desde entonces ha sido objeto de un interés creciente en los últimos años.CasiniEl agua capturada y otros materiales están siendo expulsados del Polo Sur de la Luna.Una de las hipótesis particularmente alentadoras apoyadas por la composición de la muestra es que puede ser quevida en el marBajo la capa de hielo de Enceladus.Para evaluar la habitabilidad de Encelado y encontrar la mejor manera de explorar esta luna helada, los científicos deben comprender mejor la composición química y la dinámica del mar de Encelado.
específicamente apropiadosalPuede ser importante para la habitabilidad.como papillatres osos, la salinidad del agua debe ser adecuada para que prospere la vida.Si la salinidad es demasiado alta, puede poner en peligro la vida, y si la salinidad es demasiado baja, la reacción agua-roca puede ser débil, lo que limita la cantidad de energía disponible para la vida.Si hay vida presente, la circulación oceánica, que depende indirectamente de la salinidad, determina dónde se mueven el calor, los nutrientes y los biomarcadores potenciales y, por lo tanto, es clave para la detección de firmas biológicas.
equipo de científicos trabajando juntosDra. Wan-Ying KangAbordamos estas preguntas evaluando la viabilidad de cada escenario simulando numéricamente las posibles circulaciones oceánicas para varios niveles de salinidad posibles en el MIT y preguntando si podemos retener la geometría de la capa de hielo observada que Cassini asignó a la luna helada.
La circulación oceánica depende de las diferencias en la densidad de los constituyentes en diferentes partes del océano.El agua más densa fluirá hacia el agua menos densa para alcanzar el equilibrio.Esta diferencia de densidad en sí misma está controlada por dos factores clave: la ubicación de la fuente de calor de la Luna y la salinidad del mar, los cuales actualmente son poco conocidos.
Enceladus tiene dos ubicaciones para posibles fuentes de calor. Es el núcleo de silicato o plataforma de hielo inferior que se encuentra con la parte superior del océano.Cuando se genera una cantidad significativa de calor en el núcleo de silicato a través de la curvatura de las mareas bajo el mar, los científicos esperarían ver convección, como lo que sucede cuando hierves agua en una olla.De manera similar, cuando se congela sobre el mar, se expulsa sal del hielo, lo que aumenta la densidad del agua local y desencadena la convección en la parte superior.
La salinidad también juega un papel importante en estos cálculos de densidad.Para niveles de salinidad relativamente bajos, el agua se contrae cuando se calienta cerca de su punto de congelación, aumentando su densidad.Los mares de Encelado están casi congelados porque están en contacto con capas de hielo de todo el mundo.Esto es contrario a la intuición de la forma en que la mayoría de la gente piensa sobre el calentamiento. Esto generalmente significa que a medida que aumenta la temperatura, la densidad del material disminuye.A mayor salinidad esto se vuelve cierto y el agua comienza a comportarse normalmente y se expande con el calentamiento.
Dada la incertidumbre de la salinidad del océano de Encelado (4-40 gramos de salinidad por kilogramo de agua) y la velocidad a la que se produce el calentamiento planetario de cualquier fuente, la Dra. Kang y sus coautores simularon utilizando los modelos oceánicos del MIT. Circulación oceánica bajo varias combinaciones, asumiendo que la corteza de hielo observada se mantiene al congelarse en regiones de hielo grueso y derretirse en otros lugares.Esto es en gran parte cierto para el mundo helado, ya que las plataformas de hielo se aplanarán naturalmente con el tiempo debido al flujo de hielo, a menos que otros procesos mantengan la diferencia.
El equipo diagnosticó la transferencia de calor en una variedad de escenarios y descubrió que solo unos pocos podían “equilibrar” ampliamente.presupuesto de calor, es decir, cómo varias fuentes de calor (flujo de calor del mar al hielo, generación de calor en el hielo debido a la flexión de las mareas, liberación de calor latente) pueden equilibrar con precisión la pérdida de calor por conducción a través de la capa de hielo.
Los modelos muestran que este equilibrio puede lograrse ampliamente cuando la salinidad del océano es moderada (10-30 g/kg) y la corteza de hielo es la principal fuente de calor.Cuando se cumplen estas dos condiciones, la circulación oceánica se debilita.Como resultado, las aguas polares cálidas no se mezclan con demasiada eficiencia hacia el ecuador como para que se produzca el derretimiento del ecuador.El resultado es una plataforma de hielo más gruesa alrededor del ecuador lunar, como observó Cassini.También significa que la presión en la interfaz agua-hielo es menor en los polos, lo que significa que tiene un punto de congelación más alto que el agua en el ecuador.
Para escenarios con un presupuesto de calor “desequilibrado”, lo que significa que parte del calor generado por la luna no se conduce muy lejos, el transporte de calor en la dirección ecuatorial es demasiado eficiente y la corteza de hielo ecuatorial tiende a derretirse.Mientras tanto, el gradiente de presión impulsará el flujo de hielo desde el ecuador hacia los polos.La fusión y el flujo de hielo inevitablemente reducirán el espesor del hielo cerca del ecuador.La forma del hielo observada no se puede mantener en este escenario.por la vida de la luna.
En última instancia, el trabajo de la Dra. Kang y sus colegas enfatiza que las capas de hielo de los satélites de hielo y la circulación oceánica deben considerarse como un sistema combinado. Los cambios de fusión y espesor impulsan la circulación oceánica.Un buen resultado de este estudio indica la posibilidad de deducir otro que podría ser útil mucho más allá de Encelado.En un esfuerzo por entender la luna helada de nuestro sistema solar,Explora el programa Ocean WorldTrabajaremos juntos para profundizar nuestra comprensión de la habitabilidad de las lunas heladas y la mejor manera de explorarlas.
Aprende más:
arxiv –¿Cómo da forma la salinidad a la circulación oceánica y la geometría del hielo de Encelado y otras lunas de hielo?
UT-Moléculas orgánicas complejas están hirviendo dentro de Enceladus.
UT-Los núcleos radiactivos podrían explicar los géiseres de Encelado
Imagen principal:
Pintura interior de Encelado – grosor desproporcionado.
Crédito: NASA/JPL – Caltech