Encélado y sus enormes chorros de agua observados por el JWST

Por Daniel Marín, el 1 junio, 2023. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • ESA • NASA • Saturno ✎ 48

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) sigue haciendo impresionantes descubrimientos dentro de nuestro Sistema Solar. Lo último son las observaciones Encélado, la pequeña luna de Saturno con un océano interno. El JWST ha sido capaz de ver los famosos chorros del polo sur de Encélado y su interacción con el anillo E alrededor de Saturno. Es la primera vez que se pueden estudiar los chorros desde la órbita solar, un récord que demuestra la enorme potencia del JWST. Lo llamativo de las observaciones es el gran tamaño de los chorros, que se extienden unos 9600 kilómetros, una enorme distancia comparada con los apenas 505 kilómetros de diámetro que mide esta luna. Aunque la sonda Cassini analizó los chorros de Encélado con mucha mayor precisión, las observaciones del JWST son esenciales para disponer de una visión más general. Gracias al JWST, los investigadores han logrado confirmar que el 30% del agua de los chorros se queda en el toroide del anillo E, mientras que el resto es expulsada y viaja a diferentes partes del sistema de Saturno.

Los chorros de agua del polo sur de Encélado vistos por el JWST el 9 de noviembre de 2022 (NASA, ESA, CSA, STScI, and G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center). Image Processing: A. Pagan (STScI)).

Podríamos pensar que el gran tamaño de los chorros observados por el JWST se debe a que Encélado ha incrementado su actividad desde que la Cassini dejó de funcionar, pero la estimación del caudal de los mismos a partir de los datos del James Webb es la misma que la que en su momento se obtuvo con los datos de la sonda de la NASA: 300 litros por segundo. Del mismo modo, la densidad estimada del toroide del Anillo E es similar a la que se calculó con las observaciones del telescopio espacial europeo Herschel hace trece años. Así, por un lado tenemos un pequeño misterio, que es la anómala longitud de los chorros detectada por el JWST, pero, por otro lado, estos resultados confirman que la actividad de los chorros de Encélado ha permanecido estable en las últimas décadas —los chorros fueron descubiertos por Cassini en 2005—, un dato muy importante de cara a modelar el interior de la luna.

El espectro del agua del anillo E y los chorros de Encélado obtenidos por el instrumento NIRSpec (NASA, ESA, CSA, STScI, L. Hustak (STScI), G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center)).
Los chorros del polo sur de Encélado vistos por Cassini el 13 de octubre de 2009 (NASA/JPL/Space Science Institute).

Además de las imágenes de la cámara NIRCam del JWST, los chorros y el anillo E han sido estudiados por el instrumento IFU (Integral Field Unit), que es parte del espectrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). NIRSpec ha detectado la firma espectral de hielo de agua en los chorros, incluyendo su forma cristalina, como era de esperar. Pero sí es más llamativo que no haya podido descubrir ninguna otra especie química (ni metano, ni amoniaco, ni dióxido de carbono). La ausencia de amoniaco es importante porque mezclado con agua este compuesto baja el punto de fusión del hielo de agua, permitiendo la exstencia de agua líquida a menores temperaturas y, por tanto, con una menor actividad interna del satélite. Asimismo, la falta de CO2 es llamativa y para explicarla es necesario invocar algún mecanismo que provoque que el núcleo rocoso de Encélado atrape esta sustancia e impida su transporte al océano interno y, de ahí, al exterior a través de los géiseres del polo sur.

El toroide de agua del anillo E generado por Encélado alrededor de Saturno (NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center), A. Pagan (STScI), L. Hustak (STScI)).

El JWST observó Encélado el 9 de noviembre de 2022 durante unos pocos minutos, así que no cabe duda que en el futuro podrá aportar nuevos datos de este fascinante mundo gracias a observaciones más largas. Lo que sí podemos asegurar es que los chorros de Encélado son estables a la escala de década y que están formados por agua casi pura. Además, son la principal fuente de hielo de agua —y las especies asociadas, OH y O— que se deposita desde el exterior en otras lunas de Saturno. Si en el océano de Encélado hubiese vida, esto significa que algunos microorganismos serían capaces de alcanzar otros mundos astrobiológicamente interesantes como Titán. Un motivo más para estudiar en detalle este fascinante satélite.

Otra vista de los largos chorros de Encélado (NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center), A. Pagan (STScI), L. Hustak (STScI)).

Referencias:

  • https://esawebb.org/news/weic2314/
  • https://psg.gsfc.nasa.gov/apps/Enceladus_JWST.pdf


48 Comentarios

  1. No tengo conocimientos sobre el tema pero ¿De que manera se repone el agua que escapa de la luna? O es que constantemente se esta perdiendo agua y en algún punto quedara seca. Esto me causa mucha curiosidad ya que mi lógica me dice que de alguna forma debe reponerse parte del agua que se pierde.

    1. No se repone.

      Conviene destacar que no se sabe bien cuánto tiempo lleva Encélado activo. Su tamaño es demasiado pequeño para que haya estado activo desde la formación del Sistema Solar, por lo que su estado actual debe ser «reciente». A eso mismo apuntan los anillos de Saturno, que también pierden materia, por lo que deben ser «recientes». Todo apunta a que hubo algún cataclismo en Saturno que formó los anillos y remodeló Encélado, pero no sabemos mucho más. Saludos.

    2. leí por ahí que de la región sur de Encelado salen unos impresionantes 300 litros de agua por segundo,
      y si estamos hablando de un océano interno de agua con un espesor de entre 10 y 30 km
      pues no se, si la perdida fuese proporcional/lineal en el tiempo habría que hacer el calculo.

      1. Así con un cálculo rápido, Encélado perdería 6 hm3 de agua al año. Si suponemos un océano de 10 km de espesor a ras de superficie eso da 7,5 millones de km3. El ritmo de pérdida, aunque impresionante, da para muuuuchos millones de años. Saludos.

        1. Ah si ! Sorprendente!

          Gracias por el cálculo Pedro. Yo también me estaba imaginando que cuando llegáramos solo podríamos hacer espeleología y no submarina precisamente.

          Tipo visita de las cuevas de Valporquero, pero a lo grande.

  2. Estudiar los penachos de Encélado debería ser una prioridad por parte de las agencias.
    Gracias a estas observaciones entendemos que no debe cundir el pánico y no parece que se vayan a secar el año que viene… pero cuanto antes enviemos sondas allí, mejor.

    1. ¡Penachos! gracias por darnos una buena traducción al castellano de «plume».
      A veces resulta muy difícil dar con la traducción correcta.

  3. Me sumo a las dudas sobre cómo es posible que una luna de 505 km de diámetro pueda estar durante más de una década (serán dos en 2025, de hecho) soltando 300 litros por segundo. Qué de agua. Tampoco entiendo muy bien qué fenómeno es el que hace que eso no pare. Entiendo que será cosa de densidades, tensiones con Saturno o algo así, pero es que menudo chorro, gente.

    1. Ten en cuenta las masas y volúmenes implicados… el Sol «quema» 4 millones de toneladas métricas de su masa POR SEGUNDO… y ahí lleva 5.000 millones de años y estará otros 5.000 millones más (y eso que solo «quema» la masa de su núcleo, no la de todo el Sol).

      Si hacemos un cálculo guarro de servilleta:

      505 km de diámetro… le quitamos la tercera parte por el posible núcleo. Quedan unos 340 km de corteza/océano de hielos y agua.

      El radio de Encélado, pues es de 505/2 = unos 253 km.

      El volumen de la esfera es 4/3*pi*r^3. El volumen total de Encélado, pues, es de 4/3*3.1416*253km = unos 1.060 km cúbicos. Restamos ese tercio que decía antes (4/3*3.1416*85 = unos 360 km cúbicos) y quedan 1.060 – 360 = alrededor de 700 km cúbicos de agua/hielos. Eso son 7×10^14 litros. O sea, unos 700 Billones (españoles) de litros. Quitemos la mitad, por ser generosos, que sean hielos. Aún quedan 350 billones de litros de agua.

      ¿Y cuánto es eso, en tiempo, a un ritmo de «vaciado» (y suponiendo que sea constante y sin aporte extra de hielos fundidos de la corteza) de 300 litros por segundo?

      Pues si en un segundo se eyectan 300 litros, ¿cuántos segundos necesitan 350 billones de litros?

      La regla de tres da unos 100 billones de segundos… y eso son casi 3.2 millones de años (repito, a ritmo constante y sin nuevos aportes, y suponiendo que la mitad del volumen no rocoso es agua líquida).

      Vamos, que estar unas cuantas décadas, siglos o incluso milenios soltando agua a ese ritmo de forma constante… es irrisorio para la cantidad total de agua.

      (Ahora habría que ver cuánto tiempo lleva sucediendo, cuánta agua hay en realidad, etc… este era un cálculo guarro de servilleta, como dije… y a lo mejor hasta me ha bailado algún cero por ahí).

      1. ¡Mierda! Me olvidé de subir el radio al cubo, jajajajaja. Nada, esos cálculos no valen unas bragas sucias. Pero visto el despiste, entonces seguro que esos 3.2 millones de años que dije suben a por un montón más de millones de años…

        El volumen total de Encélado son casi 68 MILLONES de km cúbicos (ya me parecía poco a mí al principio). Si restamos el núcleo, quedan 65.5 millones de km cúbicos de agua/hielos. Eso son 6.55×10^19 litros, o sea, unos 65.5 TRILLONES de litros. Dejémoslo en 30 trillones solo de agua líquida, como supusimos antes.

        Con la misma regla de tres de antes, son 100 mil billones de segundos, muy aproximadamente. Y eso son más de 3.170 MILLONES DE AÑOS soltando agua a un ritmo constante de 300 litros por segundo. Vamos, que no se seca ni de guasa!!

      2. Me acabo de fijar que, para hacer una aproximación bastante decente al volumen de una esfera, no hace falta aplicar la fórmula, sino solo elevar al cubo el diámetro y dividir por 2…

        505 km de diámetro de Encélado.

        Con la fórmula del volumen de la esfera, salen unos 68 millones de km cúbicos.

        Con el «cuento de la vieja» ése, salen (505*505*505)/2 = 64.4 millones de km cúbicos… bastante cerca de la cantidad real y mucho más fácil para cálculos rápidos de servilleta o mentales. Ummm…

        1. Pues la «aproximación» salió mejor (hacia abajo) que el «cálculo riguroso» (muy hacia arriba) 😉 Aquí va el «cálculo riguroso» con un redondeo de cifras significativas un pelín más tiquismiquis…

          3/3 radio … 252,5 km
          3/3 volumen … 67.433.042,8 km³
          67.433.042.762.212.865.904 litros

          1/3 radio … 84,2 km
          1/3 volumen … 2.500.488,6 km³
          2.500.488.628.264.282.632 litros

          2/3 volumen … 64.932.554,2 km³
          64.932.554.133.948.583.272 litros

          Redondeo … 65 millones de km³
          65 trillones de litros

          ¿Y en la Tierra?
          1386 millones de km³
          1386 trillones de litros

        2. Conclusión… mucha pero MUUUCHA sed tenía que tener la IA de Oblivion para mandarse la que se mandó 😀

          Vamos a ver, ¿dónde encontró el TET a Tom Cruise? Lo encontró a dos pasos de Titán… o sea, a un tiro de piedra de Encélado… 65 trillones de litros de agua dulce y más fácilmente extraíble imposible 😀

          Pero NOOO… mejor mandarse La Difícil™… ¡a desecar la Tierra se ha dicho, vamos allá!… porque sí… porque si es alien, es Mala Leche™… y porque si es IA, es sinónimo de Idiotencia Artificial™ 😀

          Moraleja… si vas a crear un ejército de clones para mandarte La Difícil™… asegúrate a muerte de NO clonar justo precisamente justito al único tío que puede pararte los pies 😀

          ¡Joeeerrr que la sombra de H. G. Wells es laaarrrga! 🙂 Sus marcianos con garantía de Mala Leche™ a toda prueba o le devolvemos su dinero… más de lo mismo… muuucha inteligencia superior… muuucha tecnología irresistible… pero se lanzan a invadir todo un mundo alienígena sin investigar ni un solo ejemplar de microbiota nativo partido por la mitad… y no satisfechos con eso… para más inri se ponen a respirar el aire nativo sin siquiera usar un miserable filtro…

          EPIC FACEPALM ! ! ! 😀

          Claro que una cosa es el novelón de 1898… o el peliculón de 1953, donde esa (¡ejem!) «coartada científica» ya rechinaba feo, aunque, dentro de todo, por ser la primera adaptación, vaya y pase, zafa… pero es que lo de las «remakes» modernas no tiene perdón de Cthulhu

          Steven, estimado… hiciste lo que quisiste con la historia de Wells… la cambiaste como se te vino en gana… le «modernizaste» nosecuántos detallitos… ¿y le vas a dejar justo ESE final?… ¿estás seguro?… ¿en pleno 2005, te parece?… ¿y encima «lo resuelves» todo de un plumazo recurriendo a la voz en off de Morgan Freeman y listo, yastá, pronto el pollo?… oh sí, sus discursillos en La hoguera de las vanidades o en Impacto profundo son de antología… peeerooo… hombreee… pongas a quien pongas para hacer ese «trabajito sucio»… ¿en qué cabeza cabe suponer que la platea entera NO se va a orinar de la risa igual?…

          Roland, colega… te inspiraste plagiaste todos los puntos esenciales de la historia… y los agrandaste por todo lo alto, bien ahí… platillos voladores tamaño familiar, como debe ser… ¡qué me vienen con ridículos trípodes zancudos!… ¡vamos, si es que ni Gordon Freeman los puede ver si reírse, jolín!… y mandaste hasta al mismísimo POTUS a darse de hostias con los Mala Leche™ de turno… y dispusiste la batallita aérea final para ni más ni menos que el 4 de Julio, Día de la Incontinencia… peeerooo… hombreee… otra vez más de lo mismo… ¿bombazos atómicos?… nada, te los paran de pecho… ¿virus informáticos?… ¡devastadores!

          ¡A tomar por c… firewall ! ! ! 😀

          1. Grande, Pelau, como siempre.

            No obstante, rompamos una lanza a favor de Roland.

            Supongamos, y solo supongamos, que consiguen todo lo de activar la pequeña nave, hacerla volar, entrar en la nodriza, acoplarse y conectar con su ordenador central, ¿ok? (y sin arrugar mucho el hocico por el hecho de que los Mala Leche Revientamundos Extraenúcleos no levanten siquiera la ceja al ver acoplarse una nave perdida hace más de 50 años… que digo yo que algún número de serie tendrían). Apagamos el cerebro hasta aquí y aceptamos «barco» como «animal acuático».

            Bien, habiéndonos tragado ello, vamos a por lo de la lanza rota:

            Esta gente que va de mundo en mundo invadiendo y exterminando civilizaciones como quién corta el césped, con una tecnología aplastantemente superior a la de los mundos que atacan… ¿crees que tendrían firewalls DENTRO de sus sistemas, que ellos deben considerar inexpugnables?

            Supongamos que el Pentágono, con toda su tecnología actual, existe en un mundo en el que es el ÚNICO lugar con informática. Todo el resto del planeta está en el siglo XVIII. Su tecnología es aplastantemente superior, casi divina, a la de todo el resto. Tienen aviones, tanques, ametralladoras, bombas… mientras los demás andan con cañones de avantcarga, navegación a vela y algo de tecnología de vapor… y ni rastro mínimo de electrónica o informática.

            En ese escenario, unos comanches a caballo, con plumas en la testa y con arcos y flechas colgados del espinazo, han logrado robar una terminal de un soldado abatido y, cosas de Manitú, han comprendido lo básico para inmiscuirse en los sistemas del Pentágono a través de un enchufe USB de una garita de vigilancia…

            ¿En serio crees que esa versión del Pentágono se habría molestado en diseñar firewalls anti-intrusiones externas, cuando NADIE a su alrededor, en todo el mundo, tiene la capacidad, ni remotamente entender, de poner en una consola de ordenador: «DIR c:\»?

            En ese aspecto, Y SÓLO EN ESE, es en lo que creo que eso sería asumible. Los Mala Leche (TM) no esperarían, ni de guasa, que los primitivos sistemas informáticos de los gusanos pleistocénicos (desde su punto de vista) pudiesen ser compatibles con los suyos, ni que pudiesen descifrar sus lenguajes de programación, ni, por supuestísimo, que hubiese un intento de intrusión exterior en sus sistemas.

            Vamos, que irían tan «de sobrados», nos considerarían tan ínfimamente bacterias idiotas, que es muy poco probable que siquiera pensasen en poner protecciones de acceso en sus sistemas.

            Es como si tienes un canario en una jaula y decides ponerle contraseña a tu ordenador por si el canario se descarga las fotos que te hiciste ayer ante el espejo, al salir de la ducha, jejeje. ¿A que no cabe en ninguna cabeza?

            O como si tu Enterprise está orbitando un planeta lleno de trogloditas de la Edad de Piedra y pones seguridad informática en tu ordenador por si de una pedrada activan las armas…

            A esa actitud, a esa forma de pensar, me refiero. Una civilización que ataca a otra con tal nivel de superioridad (miles, decenas de miles de años de adelanto tecnológico) ni siquiera consideraría posible una intrusión informática. Vamos, es que ni siquiera serían capaces de plantearse el hecho, creo yo.

          2. Entre los cálculos y redondeos, junto con la deriva hacia las novelas de anticipación, a Noel y Pelau, les quedó un complemento de nota redondito……..y con agua para rato, hasta que se pueda mandar algo a nadar al interior de Encelado .

  4. 300 litros por segundo no parece mucho, e imagino que eso tiene implicaciones sobre el mecanismo subyacente, una grieta que comunicase directamente el mar interior con el exterior daría cifras más altas. Y que lo que se emite sea prácticamente agua destilada pinta un panorama algo sombrío sobre la posibilidad de encontrar biología, la vida es «sucia»…

    No dudo que los datos que vayamos obteniendo de las lunas de Saturno afectarán al diseño de las futuras misiones a satélites con océano. Y, en fin, Júpiter está a la mitad de distancia del sol, quizá la biología es más fácil allí, a pesar de la radiación… veremos si JUICE tiene suerte :-). Aunque sería magnífico poder caracterizar el agua de todas esas lunas antes de llegar allí.

  5. Jaja Daniel te ha traicionado el subconsciente ET colectivo

    Dices …” y viaja a diferentes partes del sistema de Staruno”.

    Star 1 ?
    Es tauruno? (¿Por el Miura?)

    Gaseosa errata…. (Disculpa el comentario)

    La entrada interesantísima !

  6. Esto da para un escenario hipotetico para un cuento de ciencia ficcion: ¿que tal si una luna interestelar helada cruzo por casualidad el sistema solar temprano y rego su carga tal cual lo hace Encelado, debido a las interacciones gravitacionales y el calor producido por el naciente sol? y despues se pierde nuevamente al espacio, algo como paso con Oumua-mua, saludos.

    1. En unos 5.000 millones de años que lleva el Sistema Solar existiendo, y con lo convulsa que suele ser una galaxia en tales escalas de tiempo (que son más de las dos terceras partes de la vida de la Vía Láctea que, si no recuerdo mal, anda por los 8.000 millones de años de existencia), por aquí habrán pasado lunas heladas, planetas errantes, cometas, estrellas cercanas y hasta los de SEUR repartiendo pedruscos…

  7. Puedo imaginar, en un futuro a 100 años vista, a naves exploradoras del controladas por IA autónomas recargando agua en la estación Encelado para usarla como masa de reacción de sus sistemas de propulsión por fusión nuclear antes de lanzarse a los abismos del Sistema Solar exterior y más allá… Las lunas de los planetas gigantes abrirán a los heraldos de la Humanidad los senderos de las estrellas.

    Qué bonito me ha quedado, coño. 😁

  8. Puedo imaginar, en un futuro a 100 años vista, a naves exploradoras del controladas por IA autónomas recargando agua en la estación Encelado para usarla como masa de reacción de sus sistemas de propulsión por fusión nuclear antes de lanzarse a los abismos del Sistema Solar exterior y más allá… Las lunas de los planetas gigantes abrirán a los heraldos de la Humanidad los senderos de las estrellas.

    Qué bonito me ha quedado, coño. 😁

  9. Mi duda al ver la imagen en cuyo pie pone eso de «El espectro del agua del anillo E …» es saber apreciar dónde se encuentra Encélado respecto a Saturno: ¿está en la derecha extrema o en la extrema derecha?. Porque resulta que en la extremísima derecha o la extremísima izquierda podría localizarse Titán a 1.2 millones de km de Saturno (mientras que Encélado está sólo a 238000 km de Saturno). Entonces, esto que cuenta Daniel de que «algunos microorganismos serían capaces de alcanzar […]» Titán, vale, pero dando un «salto» de 1 millón de km hacia esa extremísima derecha o de 1.4 millones de km a la extremísima izquierda.
    Mis queridos y queridas lectoras y lectores, ¿os podríais llegar a imaginar lo que comentaría en este blog de ciencias un político CumFraude?. (Un sociópata capaz de joderle las vacaciones a millones de personas con tal de que los suyos le sigan aplaudiendo).

        1. Aunque por primera vez voy a estar de acuerdo contigo en algo, aunque vengas a «joder» el topic siempre que puedes y es calificar de «sociópata» a don perrito.

      1. Lo que me gusta de mi comentario es que empiezas a leerlo y dices: ¿pero eso de derecha extrema no es lo mismo que extrema derecha?. Y luego ya lo de las distancias, y el viaje de los microorganismos, lo sigues leyendo pero con desconfianza. (Por si de nuevo os la fuese a jugar).
        Al final, todo se entiende. Pero te queda un regusto así como diciéndote: ¿por qué sigo leyendo los comentarios de este tipo?.

    1. Los chorros se han descubierto «recientemente», así que deben estar pensando qué envían. Europa, Titán, Urano y Neptuno merecen atención especial también. Todo llegará. Saludos 😉

  10. «(JWST) sigue haciendo impresionantes descubrimientos»
    Sería en vez de descubrimientos, observaciones. Los descubrimientos son luego de distintos científicos trabajando con esas imágenes tomadas con ese observatorio espacial.

  11. Yo quisiera saber cómo se mide ese caudal de 300 litros por segundo. Entiendo por lo que explica la entrada que es independiente del tamaño de los chorros (hasta cierto punto al menos). Debe haber alguna otra forma de saber la cantidad expulsada por unidad de tiempo, quizás sabiendo la velocidad de salida ¿Alguien sabe algo sobre esto?
    Y se me ocurre que una posible causa de lo que ocurre es que de alguna forma se hallan cerrado algunos de los conductos de salida del agua, con lo que debe salir a mayor velocidad por los que queden abiertos y se difumina luego por un mayor volumen de espacio.

  12. Urge una misión de retorno de muestras del material expulsado. Es INDECENTE que no se pongan YA 2000 millones sobre la mesa para ello.

  13. Me pregunto cómo debe de ser la base del chorro. Supongo que son como un conjunto de géiseres dispersos y aleatorios.
    🌊 ¡Quizás haya ola 🏄‍♂️ para un róver windsúrfer o en parapente! Ji, ji… 🪂🛸
    Si se pudiese surfear con una gran vela, 💦 és fácil imaginar que su impulso serviría para escapes🚀 a órbita 🛰 sin combustible. O para entradas revoloteando, muuuy movidas 😉

  14. Excelente noticia, excelente artículo. Encelado merece su propia misión… ojalá en nuestra generación. Una observación -y con todo el respeto- de puede corregir el «Staruno» escrito antes de la primera imagen 😉

    1. Quizá las más simples bacterias o monera procaria no se formen magicamente en ningún sitio acuoso, debemos asumirlo finalmente por más que deseemos enviar sondas, recoger chorros y soñar con otro árbol genómico de la vida, hagamos todo eso y saquemos conclusiones pues falsos positivos y quizá falsos negativos se van a empezar a multiplicar y estemos décadas buscando lo que fue construido y no nacido de la estocástica conservativa hamiltoniana y los disipativos no lineales caóticos

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