Explicando el océano de agua líquida de Encélado

Encélado, la pequeña luna de Saturno, es uno de los objetivos astrobiológicos más importantes del sistema solar no solo por tener un océano interno de agua líquida —algo que también tienen otros satélites como Europa, Titán, Ganímedes o Calisto—, sino porque podemos investigar directamente dicho océano a través del material que expulsan más de cien géiseres situados en el hemisferio sur del satélite. Esta característica nos ha permitido averiguar que, por si fuera poco, Encélado parece poseer fuentes hidrotermales. Pero el interés biológico de esta luna depende en buena medida de cuánto tiempo ha existido este océano. ¿Se remonta al origen del sistema solar o es un fenómeno reciente?¿O a lo mejor es intermitente?

(NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/LPG-CNRS/U. Nantes/U. Angers/ESA).
Modelo interior de Encélado con el océano (NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/LPG-CNRS/U. Nantes/U. Angers/ESA).

Estas dudas surgen porque no sabemos explicar cómo es posible que el interior de Encélado esté tan caliente. Para los otros satélites con océanos internos de agua —mejor sería decir mantos— el mecanismo es simple: fuerzas de marea. Pero en el caso de Encélado los cálculos no cuadran. O la órbita de la luna ha cambiado sustancialmente con el tiempo o es simplemente imposible generar el calor necesario para mantener este océano líquido durante largos periodos de tiempo. Si no hay ningún otro mecanismo en juego, el océano de Encélado se congelaría por completo en unos treinta millones de años. No olvidemos que, además, Encélado es mucho más pequeña que Europa y solo tiene quinientos kilómetros de diámetro. Afortunadamente, hay un nuevo modelo que intenta explicar este misterio.

Este modelo logra aclarar la generación de hasta diez gigavatios de calor interno gracias a la fricción del agua con el núcleo rocoso de Encélado. El agua se movería por el núcleo debido a las fuerzas de marea ya conocidas. Los análisis de la composición del océano a través del material expulsado por los chorros indican la presencia de actividad hidrotermal que estaría localizada en el núcleo de roca del satélite, un núcleo que debe ser muy poroso. Quizás tan poroso como para que esté completamente empapado en agua que se movería desde el núcleo hacia el océano interno. No es la primera vez que se plantea un modelo similar, pero los anteriores, o bien han supuesto que el agua está congelada dentro del núcleo, o bien han considerado valores uniformes o arbitrarios de disipación de marea, a diferencia de este, que es mucho más preciso. Pero la característica realmente interesante que tiene este modelo es que genera un calentamiento de marea que varía en latitud y longitud, o sea, predice la existencia de zonas calientes en los polos, que es justo lo que se observa en realidad.

Fricción de marea en el núcleo poroso de Encélado saturado con agua. En c) vemos la distribución espacial del flujo de calor (Choblet et al.).
Fricción de marea en el núcleo poroso de Encélado saturado con agua. En c) vemos la distribución espacial del flujo de calor (Choblet et al.).
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Patrón de calentamiento en la superficie entre el núcleo poroso y el océano de Encélado para un núcleo homogéneo (arriba) y otro heterogéneo (Choblet et al.)

En concreto, el modelo indica que el calor generado en los polos es el doble del que hay en el punto que está justo bajo Saturno en el ecuador y sus antípodas (recordemos que Encélado muestra siempre la misma cara hacia Saturno). Además, los puntos calientes del fondo del océano en los polos deberían generar entre uno y cinco gigavatios. El modelo ha incorporado una simulación del núcleo de Encélado muy porosa que supone una temperatura de cerca de 90 ºC y un medio básico (con un pH superior a 9,5), es decir, las condiciones que se creen que existen en el núcleo a raíz de la detección por parte de la sonda Cassini de partículas de sílice de tamaño nanométrico en los chorros de Encélado. ¿Y cómo de poroso sería este núcleo? Pues estamos hablando de la consistencia de la arena mojada (o guijarros húmedos). Al estar caliente, el agua que saliese del núcleo poroso ascendería hasta la corteza de hielo virtud a su menor densidad. El modelo predice que se generarían movimientos ascendentes de agua con una velocidad de varios centímetros por segundo, suficiente para llevar material del fondo del océano hasta la corteza de hielo en unas semanas o pocos meses como mucho, lo que coincide con el tamaño de las partículas detectadas por Cassini.

Zonas calientes del fondo del océano de Encélado producidas según este modelo (Choblet et al.).
Zonas calientes del fondo del océano de Encélado producidas según este modelo. En b) y c) se ven las zonas calientes que han permanecido por encima de 90 ºC durante diez millones de años (Choblet et al.).

O sea, esta simulación explica el calentamiento interno de Encélado y al mismo tiempo predice la existencia de puntos calientes en la superficie de hielo de la Luna y fuentes hidrotermales. Claramente la principal pega del modelo es que falla en explicar la ausencia de chorros en el hemisferio norte. Los autores de la simulación no entran en las posibles causas y simplemente sugieren que podría tratarse de una diferencia en el grosor de la corteza. Una explicaciín es que el hielo del polo sur fuese originalmente más fino por culpa de algún impacto catastrófico. Aunque el choque se produjese en otras latitudes, las fuerzas de marea habrían provocado que Encélado se ‘diese la vuelta’ hasta quedar con la región donde la que la corteza de hielo es más fina en uno de los polos. O podría ser que existan géiseres en el polo norte y simplemente hayamos pillado a Encélado en una etapa tranquila.

Pero queda por aclarar lo más importante, que no es otra cosa que la duración de este mecanismo de calentamiento de marea. ¿Es un episodio pasajero en el gran esquema de las cosas? El modelo está muy bien, pero como hemos comentado, la clave para comprender si Encélado es un oasis potencial de vida es saber si el océano interior es permanente o no. Un océano que permanece congelado la mayor parte del tiempo salvo breves episodios no es un lugar muy hospitalario. Para ello es imprescindible conocer la variación de la excentricidad de la órbita de Encélado con el tiempo (si la órbita fuera circular no habría prácticamente calentamiento de marea). Este dato depende a su vez de las propiedades de Saturno y de la intensidad de la resonancia orbital con Dione, que es la causante de esta excentricidad. Y estamos de enhorabuena, porque los últimos datos indican que, al contrario de lo que apuntaban modelos más antiguos, la excentricidad de la órbita ha permanecido más o menos constante en el tiempo. O sea, las fuerzas de marea podrían calentar Encélado con una potencia de entre diez y cincuenta gigavatios durante miles de millones de años.

De ser así estaríamos ante un océano primigenio con todos los ingredientes para la vida que situaría a Encélado como el mundo más interesante del sistema solar desde el punto de vista astrobiológico. Aunque el potencial energético —y, por tanto, biológico— de este océano es menor que el terrestre o el de Europa, quién sabe qué sorpresas puede darnos la evolución después de eones. En cualquier caso, y antes de que nos imaginemos calamares u otros bichos nadando en los mares de Encélado, conviene recordar que estamos ante un ‘simple’ modelo, por muy detallado que sea. Para confirmar sus predicciones toca estudiar Encélado de primera mano con alguna sonda como ELF.

PD: sin duda este anuncio es una buena excusa para recomendar una vez más los Relatos de Encélado de Radio Skylab.

Referencias:


24 Comentarios

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Pedro

Otra cosa interesante es que predice una fuerte interacción entre el agua y la roca, lo que sería un serio espaldarazo para su potencial biológico.

DARTH PORG 17DARTH PORG 17

Una idea loca, talvez ridicla y fuera de tema
Se puede mober una sonda mediante electromagnetismo?
No hablo de motœr de iones, seri algo como un emdrïve, poner 2 imanes el uno contra el otro y usar su fuerza de repulsion para generar empuje, sera posible?

ChemaChema

No se puede por la tercera ley de Newton. Es como si intentas impulsarte empujando a una persona en una pista de hielo, funcionará una vez, pero se alejará de ti y no podrás empujarla otra vez. Si cuando se está alejando la agarras perderás el impulso que habías cogido y te quedarás como al principio.

CarlosCarlos

Interesantísima entrada, muchas gracias!
Dices que los últimos datos indican que la excentricidad de la órbita de Encélado se ha mantenido más o menos constante en el tiempo, seguramente durante miles de millones de años… Pero ¿qué grado de fiabilidad tienen esos cálculos de la evolución de los elementos orbitales tanto tiempo atrás? ¿Estamos seguros acaso de conocer las perturbaciones gravitatorias del sistema solar hasta ese punto? Miles de millones de años atrás… ¿No habría afectado el “baile” de los planetas a las órbitas de las lunas de los planetas “bailantes”?

GerGer

En el enlace de la ESA hay una animación del satélite muy bonita que hace que me pregunte lo siguiente ¿La expulsión continua de material desde el polo, afecta de alguna manera a la órbita del mismo? Saludos!

TxemaryTxemary

Por lo que yo entiendo, la mayor parte de la masa eyectada, vuelve a caer a Encédalo, por lo que gravitacionalmente, permanecerá en equilibrio.

HernánHernán

10 a 50 GW en un océano completo no suena a que sea mucha potencia, alguien sabe si hay algún estudio de algún tipo que estime cuanta energía se necesita para que se produzca alguna reacción orgánica sencilla por m3 de agua?

RObertRObert

No entiendo bien tu pregunta, con que el agua este en estado liquido en principio ya es propicio para generar un montón de reacciones químicas, ya que el agua es polar, propiedad por la cual reacciona consigo misma.

danieldaniel

el agua es polar, propiedad por la cual reacciona consigo misma
¿Te refieres a la reacción?:
H2O + H2O —–> 2H2O

HernánHernán

Roberto,

Si el aguan por ser polar y disolvente universal es ideal para que en ella se puedan producir reacciones químicas compatibles con la vida. Pero creo yo que con agua liquida a temperatura constante no alcanza, de algún lado se tiene que salir la energía para que se produzcan reacciones autoreplicantes ordenadas.
No sé como encarar los detalles pero se debería poder y quizás ya haya algún estudio que estime de alguna forma cuanta energía se requiere por m3 de agua para que se produzca una reducción de entropia (orden) compatible con la vida

fisivifisivi

La energía se podría obtener de los minerales del núcleo de Encélado, como hacen los litótrofos (microorganismos comedores de roca) en la corteza terrestre.

AlcalinoAlcalino

Y yo los tipos de criaturas que pueden haber con tales niveles de energia, es muy posible que haya un organismo base que use tanto el calor y la luz de los hidrotermales y que ya haya criaturas pluricelulares.

ZanstelZanstel

Uau… Si ese es el model,o tiene vida, o es un entorno biocompatible. Lo que significa que si no tiene vida al menos podría ser sembrado.

¡Que emocionante! ¡Un entorno claramente biocompatible en nuestro propio sistema solar! ¡Y en un cuerpo tan pequeño y fuera de la zona habitable!
De todas formas, no es fácil comparar un entorno con más de 100 Petawatios de energía incidente como es la Tierra con 30 GW.
30 GW no da para mucho metabolismo, y sólo una pequeña fracción sería aprovechable por la cadena trófica de un ecosistema.

Pero bueno… sí da para que exista vida. Otra cosa es que haya aparecido o migrado.

fisivifisivi

“El modelo predice que se generarían movimientos ascendentes de agua con una velocidad de varios centímetros por segundo”

Si en Encélado hay agua en circulación, aunque sea por convección, no con un ciclo hidrológico como el de la Tierra, me parece un lugar ideal para que se genere vida de modo espontáneo.

Pienso que tan importante o más como que haya agua, puede ser que el agua esté en circulación. Para que se genere de modo espontáneo algo que se alimente y se reproduzca a partir de sustancias prebióticas, debe de darse una combinación acertada entre infinidad de ensayos. Una corriente de agua puede poner en contacto muchas sustancias distintas cada segundo con un objeto prebiótico sujeto a la roca o el hielo, así que la cantidad de ensayos en esa situación será inmensa. Si hay un acierto, las oportunidades de que se alimente y se reproduzca ese nuevo ser, sin tener que moverse, también son grandes.

Mi lugar favorito para el nacimiento de la vida es el lecho de un río.
¿Y si hubiera nacido en un río invertido, con el lecho arriba, en la corteza de hielo de Encélado?
¿Podría habernos salpicado la vida hasta la Tierra gracias a un meteorito caido allí, o gracias a sus géisers?

U-95U-95

La ELF, de lanzarse, llevaría dos espectrómetros (https://en.wikipedia.org/wiki/Encela...Life_Finder) -y no, los acrónimos no son élficos-
Lo ideal sería una misión como esta: https://en.wikipedia.org/wiki/Life_I...r_Enceladus, y si el océano es más alcanzable que el de Europa ir allí con orbitador y un rover o mejor aun una cápsula con un RTG que derritiera el hielo hasta llegar al agua, pero eso pr tema de costes aunque fuera al estilo C/H sería una Flagship en toda regla.

SBSB

Ola, la obsesionante búsqueda de agua en estado líquido acabará dando sus frutos, seguro. Y el “fruto” de ese estado del agua será alguna forma de vida que nos saque de la soledad planetaria en la que parecemos encontrarnos. No puede ser que nuestro vergel sea una excepción, apuesto que será la norma. Debemos volver al entorno de Saturno, es casi obligado a la vista de lo que nos descubre este artículo.

No me parece un buen augurio para la vida esa posibilidad de que se solidifique la masa de agua dentro de 30 millones de años, es un tiempo corto comparado con las edades que manejamos de muchos cuerpos en nuestro Sistema Solar.

1 Trackback

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