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AQUECIMENTO DA LUA OCEÂNICA ENCÉLADO DURANTE MIL MILHÕES DE ANOS
10 de novembro de 2017

 


Como a água pode ser aquecida no interior da lua de Saturno, Encélado.
Ao longo do tempo, a água fresca do oceano infiltra-se no núcleo poroso da lua. Bolsas de água que alcançam o interior são aquecidas pelo contacto com a rocha no interior aquecido por efeito de maré e subsequentemente sobem devido à flutuabilidade positiva, levando a uma maior interação com as rochas. O calor depositado no limite entre o chão do mar e o do oceano alimentam aberturas hidrotermais. O calor e as partículas de rocha são transportados através do oceano, provocando a fusão localizada no invólucro gelado acima. Isto leva à formação de fissuras, a partir das quais os jatos de água e as partículas rochosas do chão marinho são expelidas para o espaço.
No gráfico, a "fatia" interior é um trecho de um novo modelo que simulou esse processo. O brilho laranja representa as partes do núcleo onde as temperaturas atingem pelo menos 90º C.
O aquecimento de marés devido à fricção que surge entre partículas no núcleo poroso fornece uma fonte-chave de energia, mas não está ilustrada neste gráfico. O aquecimento de marés resulta principalmente da atração gravitacional de Saturno.
Uma versão não-legendada deste gráfico também está disponível.
Crédito: superfície - NASA/JPL-Caltech/SSI; interior: LPG-CNRS/U. Nantes/U. Angers. Composição do gráfico: ESA
(clique na imagem para ver versão maior)

 

Calor suficiente para impulsionar a atividade hidrotermal dentro da lua oceânica de Saturno Encélado, durante mil milhões de anos, poderia ser gerado através da fricção de marés, se a lua tiver um núcleo altamente poroso, aponta um novo estudo que trabalha a favor da lua como um mundo potencialmente habitável.

Um artigo publicado na Nature Astronomy apresenta o primeiro conceito que explica as principais características da lua Encélado, com 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 por baixo 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, inclui 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 pelo decaimento 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 a 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 produção 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 coautor 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 da 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.

 


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As plumas de vapor de água e gelo, em muitos locais nas "listras de tigre" perto do pólo sul de Encelado. Esta imagem foi obtida pela Cassini em 2009, a uma distância de mais ou menos 14.000 km.
Crédito: NASA/JPL/SSI
(clique na imagem para ver versão maior)


Esta sequência de imagens é a última observação dedicada da pluma de Encélado pela Cassini.
As imagens foram obtidas durante aproximadamente 14 horas, enquanto as câmaras da Cassini observavam a lua gelada ativa. A vista, durante toda a sequência, é do lado noturno da lua, mas a perspetiva de Encélado pela Cassini muda durante a sequência. O filme começa com uma vista de parte da superfície iluminada pela luz refletida de Saturno e transita para um terreno completamente não iluminado. O tempo de exposição das imagens muda aproximadamente a meio da sequência, a fim de tornar visíveis os detalhes mais fracos (a mudança também torna as estrelas de fundo visíveis).
As imagens nesta sequência foram obtidas no dia 28 de agosto de 2017, usando a câmara de angulo estreito da Cassini. Foram captadas a uma distância que mudou entre 1,1 milhões e 868.000 km. A escala da imagem muda durante a sequência, de 7 para 5 km/pixel.
A missão Cassini é um projeto cooperativo da NASA, da ESA e da Agência Espacial Italiana.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI
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Links:

Notícias relacionadas:
ESA (comunicado de imprensa)
NASA (comunicado de imprensa)
Nature
Astronomy
SPACE.com
Science alert
Universe Today
Scientific American
PHYSORG
ScienceNews
New Scientist
Popular Mechanics
Gizmodo

Encélado:
Solarviews
Wikipedia

Saturno:
Solarviews
Wikipedia

Cassini:
Página oficial (NASA)
Wikipedia

JUICE (JUpiter ICy moons Explorer):
ESA
Wikipedia

 
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