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Natural satellites

Fría luna genera cálidos debates

Posted by msolarte on Jan 06, 2010 - 06:42 PM

Noticia tomada de nuestro portal asociado Exobiología y ciencias planetarias a cargo de Luís Arcelio Saldarriaga.

EnceladoEste mosaico de imágenes de Enceladus, tomadas por la sonda Voyager 2 en agosto de 1981, muestra el contraste entre diferentes clases de terrenos; unos llenos de cráteres, y por lo tanto muy antiguos; otros formados por promontorios montañosos de hasta 2 km de altura; otros más que parecen haberse formado por separación de placas a lo largo de fracturas (como la falla de San Andreas en nuestro planeta); y algunos supremamente lisos y casi sin cráteres, señal de que son muy jóvenes (geológicamente hablando).

Enceladus, una pequeña luna helada de Saturno, es por estos días motivo de acalorados debates. Los científicos planetarios discuten acerca de si puede o no tener un océano interior; de si se trata de una verdadera luna o de un cometa capturado del cinturón de Kuiper; y de si puede o no tener condiciones para la vida, lo cual le confiere un alto perfil desde el punto de vista de la Exobiología.

Enceladus fue descubierta por William Herschel en 1789. En 1980 y 1981 fue visitada por las sondas Voyager 1 y 2. Las imágenes enviadas por la Voyager 2 revelaron diferentes clases de terrenos, unos llenos de cráteres (y por lo tanto muy antiguos, geológicamente hablando); otros deformados tectónicamente y con muy pocos cráteres, a los cuales se les calcula edades menores de 100 millones de años (muy jóvenes, desde el punto de vista geológico). Este hallazgo fue una gran sorpresa, pues dado su pequeño tamaño (unos 500 km de diámetro), se consideraba que Enceladus debía ser una luna congelada y carente de interés. Desde entonces los expertos han tratado de explicar las causas de esta actividad. En la actualidad se cree que es causada por una resonancia 2:1 con Dione (da dos vueltas alrededor de Saturno por cada vuelta que da Dione), de manera similar a lo que sucede con Io y Europa (dos lunas de Júpiter). Io y Enceladus son los dos únicos cuerpos del Sistema Solar, aparte de la Tierra, de los cuales se tiene la certeza de que están geológicamente activos. Es posible que Tritón (luna de Neptuno) y Titán (la luna más grande del sistema saturnino) también lo estén.

¿Hay un océano en el interior de Enceladus?

La misión Cassini de la NASA entró en órbita alrededor de Saturno el 1 de julio de 2004. En 2005 descubrió géiseres de vapor y partículas heladas que eran emitidas desde el polo sur de Enceladus, lo cual indicaba que esta pequeña luna está geológicamente activa. Lo más sorprendente fue el hallazgo de que esta es su región más caliente (algo así como si la Antártida resultara ser más caliente que el desierto del Sahara en la Tierra). El 10 marzo de 2006, investigadores de la misión, liderados por Carolyn Porco (directora del grupo de imágenes de la Cassini), publicaron un artículo en la revista Science donde plantearon la posibilidad de que los géiseres se originan en reservorios de agua líquida presurizada que se encuentran por debajo de la superficie. Según los autores, el agua a presión sale por fisuras en el hielo hacia el vacío del espacio exterior en donde de inmediato se convierte en una mezcla de vapor y partículas de hielo. Según sus cálculos, el hielo y el vapor se encuentran en una relación de 1:1, es decir, en proporciones iguales.

geiser_Encelado

Esta imagen, adquirida el 27 de noviembre de 2005, muestra los géiseres que salen desde el polo sur de Enceladus.

Sin embargo, no todos estuvieron de acuerdo. Otro grupo de investigadores, liderado por Susan Kieffer (de la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign), repitió los cálculos y encontró que el vapor es mucho más abundante, en una relación de 5:1. Esto implicaría que los géiseres se producen por sublimación del hielo (paso directo de la fase sólida a la fase gaseosa), lo que descartaría la posibilidad de un océano interior. Los hallazgos fueron publicados en Icarus el año pasado.

Pero dos publicaciones recientes revivieron de nuevo la hipótesis del océano. El 25 de junio de 2009, un grupo de investigadores, encabezado por Frank Postberg (Universidad de Heidelberg, en Alemania), reportó en la revista Nature la detección de sales de sodio en las partículas heladas emitidas por el géiser. La única interpretación posible para este hallazgo es que los sólidos provienen de un núcleo rocoso, el cual está en contacto con agua líquida. Y luego, el 23 de julio de 2009, otro grupo de investigadores, liderado por Hunter Waite (del Southwest Research Institute en San Antonio, Texas), reportó también en Nature la detección de amoníaco, cuya presencia se interpreta como una fuerte evidencia de la presencia de agua líquida en el interior de Enceladus. De hecho, el amoníaco podría cumplir la función de anticongelante, por lo que el agua podría estar en estado líquido a temperaturas muy por debajo de los 0 ºC. Hasta la fecha se desconoce la causa exacta de la actividad geológica en Enceladus y el porqué de su localización sobre el polo sur.

modelo_interior_Encelado

Es posible que por debajo de la corteza helada de Enceladus, en su polo sur, se encuentre un mar interior. Los científicos de la misión Cassini sospechan que allí hay una capa de hielo cuya temperatura está cerca de su punto de fusión (en color rojo). Por debajo del hielo habría una capa de agua (en azul oscuro) la cual estaría en contacto con una capa rocosa (más abajo, en color pardo).

¿Es Enceladus un cometa?

Los cometas son cuerpos pequeños, generalmente de menos de 50 km de radio y una densidad media de 0.5 g cm-3. Se consideran formados por gas y polvo, similares a los materiales que dieron origen al Sistema Solar, entre ellos vapor de agua, metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono y sustancias orgánicas, las cuales también se encuentran (y en proporciones similares) en Enceladus. Y si bien algunos autores piensan que se originó en el cinturón de Kuiper (del cual provienen los cometas de período corto), esto no significa que se pueda considerar a Enceladus como un cometa. Su radio de 252 km indica que es un cuerpo mucho mayor, por lo que ha sufrido compresión gravitacional, lo que lo convierte en un cuerpo esférico (diferente de las formas irregulares características de los cometas). Esto a su vez le confiere una densidad mucho mayor que la de un cometa, 1.6 g cm-3. Además, Enceladus muestra evidencias de actividad geológica y se sabe que tiene fuentes internas de calor, una de cuyas posibles consecuencias es la existencia de agua líquida en su interior (algo que se considera que no sucede en los cometas). Pero aún queda la gran duda de porqué es tan similar en su composición a un cometa. Algunos autores consideran que podría más bien tratarse de un objeto transicional entre los cometas y los grandes satélites (Ganímedes, Titán), una categoría en la que también se incluye al centauro Quirón.

fisico_quimica_de_Encelado

Esta gráfica muestra el porcentaje de algunos compuestos químicos típicos de los cometas, los cuales también se encuentran (en proporciones similares) en los géiseres que salen desde el polo sur de Enceladus. Los corchetes blancos muestran el rango de valores cometarios.

¿Hay condiciones para la vida en Enceladus?

La emisión de vapor de agua y partículas de hielo es una clara evidencia de actividad geológica en Enceladus y podría indicar la existencia de un océano en su interior. Además sabemos que allí se ha detectado la presencia de sustancias orgánicas simples y complejas. Por lo tanto, esta pequeña luna podría tener los ingredientes que según la Exobiología son esenciales para la vida. Christopher P. McKay, autor principal de un artículo publicado recientemente en Astrobiology sobre este tema, ha señalado que en nuestro planeta hay tres ecosistemas microbianos que no necesitan ni oxígeno ni luz solar para su supervivencia, como tampoco necesitan de sustancias orgánicas sintetizadas en la superficie de nuestro planeta. Uno de ellos, conocido como metanógenos, depende del consumo de hidrógeno producido por reacciones de las rocas con el agua, lo que también podría suceder en el hipotético océano interior de Enceladus. El otro es un grupo de bacterias que consumen sulfatos e hidrógeno, sustancias estas que se producen por desintegración radiactiva de las rocas, un mecanismo que se piensa que es el principal responsable del calor generado en el interior de la Tierra (y quizás también en Enceladus).

Pero el tener los ingredientes no basta para garantizar el éxito de la receta. De hecho, aún estamos muy lejos de saber cómo se originó la vida sobre la Tierra (si es que ésta en realidad comenzó aquí). Susan Kieffer y Bruce Jakosky (este último un destacado astrobiólogo de la Universidad de Colorado, en Boulder) señalaron recientemente en Science (2008) que aún si existe agua líquida en el interior de Enceladus, esto no garantiza que se encuentre en contacto con algunas sustancias que son componentes indispensables de la receta para la vida. El dióxido de carbono (CO2), por ejemplo, sólo podría estar disuelto en el agua a una profundidad mayor de 20 km, pero se supone que el océano interior yace a unos pocos metros por debajo de la superficie; y otros compuestos como el monóxido de carbono (CO) y el metano (CH4) no podrían estar disueltos en el agua ni siquiera en el centro de esta diminuta luna (debido a su baja gravedad), por lo que queda la duda del lugar exacto (en el interior de Enceladus) del cual provienen. Por lo tanto no es dificil concluir que en este tema aún quedan muchas cuestiones pendientes, y aunque para este año se han programado dos sobrevuelos más de la Cassini a corta distancia de Enceladus (abril 27, 99 km; mayo 18, 198 km) que pudieran ayudar a aclarar algunas de ellas, lo más seguro es que tendremos que esperar una nueva misión al sistema saturnino para tratar de resolverlas por completo, probablemente hacia 2030.

Encelado en 3D

Damascus Sulcus es una estructura formada por dos promontorios (de entre 100 y 150 metros de altura cada uno) separados por un cañón en forma de "V". Se cree que es el resultado de fuerzas tectónicas que aún siguen activas en el polo sur de Enceladus. Es posible que debajo, a pocos metros, se encuentre un océano interior. Los expertos de la misión Cassini se preguntan si ese pudiera ser un lugar con condiciones propicias para la vida.


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