Los datos de la misión Cassini siguen alimentando los descubrimientos. El último descubrimiento es que la pequeña luna Mimas de Saturno puede tener un océano interno. Si lo hace, la luna se une a una lista cada vez mayor de satélites naturales en nuestro Sistema Solar que pueden albergar agua líquida debajo de sus superficies.

Los mundos con océanos interiores se denominan mundos oceánicos de agua interior (IWOW). Si el nuevo artículo que anuncia este descubrimiento es correcto, el pequeño Mimas se unirá a mundos como Europa, Encelado, Titán y tal vez Plutón en la creciente lista de IWOW en nuestro Sistema Solar. ¿Cómo descubrieron los científicos que Mimas es un IWOW potencial?

Todo gracias a la misión Cassini a Saturno, una colaboración entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Italiana. Esa misión terminó con una zambullida en Saturno en 2017, llamada el Gran Final. Pero antes de concluir su misión con una zambullida deliberada en la atmósfera del gigante gaseoso, los instrumentos de la nave espacial detectaron una libración inusual en la rotación de Mimas.

Las libraciones como la que se encuentra en la rotación de Mimas son a menudo indicadores de un mundo geológicamente activo con un océano subterráneo.

Un nuevo artículo publicado en la revista Icarus explica los hallazgos. Su título es “The case for an ocean-bearing Mimas from tidal heating analysis” y está disponible en línea en Science Direct. Los autores son Alyssa Rose Rhodena y Matthew E. Walker. Rhodena es experta en geofísica de satélites helados en el Southwest Research Institute, y Walker es científico investigador asociado en el Planetary Science Institute.

Si Mimas es un IWOW, sería diferente de otros en el Sistema Solar como Europa y Encélado. Esas lunas oceánicas muestran una actividad geológica de la que carece Mimas. Los autores señalan que las libraciones físicas que Cassini detectó «… pueden explicarse por un núcleo no hidrostático o por un océano global de agua líquida debajo de una capa de hielo de 24 a 31 km de espesor».

The moons Enceladus (L), Europa (M), and Mimas (R,) not to scale. While the surfaces of Enceladus and Europa show clear signs of geological activity like fractures and troughs, Mimas' surface is different. It's covered in craters and shows no signs of activity. Image Credits: Enceladus: By NASA/JPL/Space Science Institute. Europa: By NASA/JPL/DLR. Mimas: By NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute.
Las lunas Encélado (L), Europa (M) y Mimas (R,) no están a escala. Mientras que las superficies de Encelado y Europa muestran signos claros de actividad geológica como fracturas y depresiones, la superficie de Mimas es diferente. Está cubierto de cráteres y no muestra signos de actividad. Créditos de imagen: Encélado: NASA/JPL/Instituto de Ciencias Espaciales. Europa: NASA/JPL/DLR. Mimas: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciencias Espaciales.

«Si Mimas tiene un océano, representa una nueva clase de pequeños mundos oceánicos ‘sigilosos’ con superficies que esconden la existencia del océano», dijo la Dra. Alyssa Rhoden de SwRI en un comunicado de prensa. Rhoden estudia la geofísica de los satélites helados, en particular los que contienen océanos, y la evolución de los sistemas de satélites de planetas gigantes.

La palabra «sigilo» ciertamente se aplica a Mimas en comparación con otros IWOW como Enceladus y Europa. La superficie llena de cráteres de Mimas no da indicios de un océano debajo, aunque los investigadores sospecharon que podría ser un gran trozo de hielo en lugar de roca. Su densidad es demasiado baja para ser toda roca, aunque puede contener algo de roca.

“Debido a que la superficie de Mimas tiene muchos cráteres, pensamos que era solo un bloque de hielo congelado”, dijo Rhoden. “Los IWOW, como Enceladus y Europa, tienden a estar fracturados y muestran otros signos de actividad geológica. Resulta que la superficie de Mimas nos estaba engañando y nuestra nueva comprensión ha ampliado enormemente la definición de un mundo potencialmente habitable en nuestro sistema solar y más allá”.

Mimas está lo suficientemente cerca del enorme Saturno como para ser moldeado por la poderosa gravedad del planeta. La gravedad de Saturno es lo suficientemente fuerte como para estirar la pequeña luna en una forma elipsoidal. Esas mismas fuerzas de marea provocan calentamiento, junto con el calentamiento por energía de rotación. Hay un delicado equilibrio aquí; el calentamiento debe ser lo suficientemente potente como para derretir el interior en líquido, pero no tan potente como para derretir la superficie.

Los investigadores desarrollaron modelos numéricos basados ​​en modelos de calentamiento de mareas para desarrollar una explicación plausible de las libraciones que detectó Cassini. Llegaron a la conclusión de que una capa de hielo de 24 km a 32 km (14 a 20 millas) de espesor cubre el océano interior de Mimas. Compare eso con la capa helada de Europa, que probablemente tenga entre 10 y 30 km (6 a 19 millas) de espesor, y con la de Encélado, que probablemente tenga entre 30 y 40 km (19 a 25 millas) de espesor.

“La mayoría de las veces, cuando creamos estos modelos, tenemos que ajustarlos para producir lo que observamos”, dijo Rhoden. «Esta vez, la evidencia de un océano interno simplemente surgió de los escenarios de estabilidad de capa de hielo más realistas y de las libraciones observadas».

Este es todavía un descubrimiento preliminar, y una visita de una nave espacial puede confirmarlo. No necesita visitar Mimas en sí; una visita a cualquier IWOW aclararía el problema crítico del flujo de calor contra el espesor de la capa de hielo. Del comunicado de prensa: “El equipo también descubrió que el flujo de calor de la superficie era muy sensible al grosor de la capa de hielo, algo que una nave espacial podría verificar. Por ejemplo, la nave espacial Juno está programada para volar por Europa y usar su radiómetro de microondas para medir los flujos de calor en esta luna joviana”.

Juno de la NASA realizará un sobrevuelo cerca de Europa a finales de 2022 a una distancia de unos 320 kilómetros (200 millas). Los datos del sobrevuelo ayudarán a los investigadores a comprender cómo el flujo de calor afecta las capas heladas. La dinámica entre el flujo de calor y las costras congeladas en los IWOW cobrará importancia cuando se lance la misión Europa Clipper de la NASA en 2024. La nave espacial llegará al sistema joviano en abril de 2030 y entrará en una órbita circular larga alrededor de Júpiter, realizando repetidos sobrevuelos de Europa.

El Europa Clipper estudiará Europa en detalle y sus hallazgos nos dirán mucho sobre los IWOW. ¿Los datos de esa misión ayudarán a los científicos a comprender mejor a Mimas? Probablemente. Pero por ahora, los datos de la misión Cassini son con lo que los científicos tienen que trabajar. Según Rhoden, todavía hay algunos aspectos no reconciliados en esos datos con respecto a Mimas. Si Rhoden y otros investigadores pueden reconciliar algunos de los desafíos en los datos, aprenderán más sobre otras lunas oceánicas y los sistemas a los que pertenecen. Es como enfrentarse a una puerta cerrada. Detrás de la puerta hay una mayor comprensión de los IWOW, y Mimas es la llave que la abre.

“Aunque nuestros resultados respaldan un océano actual dentro de Mimas, es un desafío reconciliar las características geológicas y orbitales de la luna con nuestra comprensión actual de su evolución orbital térmica”, dijo Rhoden. “Evaluar el estado de Mimas como una luna oceánica sería un punto de referencia de los modelos de su formación y evolución. Esto nos ayudaría a comprender mejor los anillos de Saturno y las lunas medianas, así como la prevalencia de lunas oceánicas potencialmente habitables, particularmente en Urano. Mimas es un objetivo convincente para continuar con la investigación”.

Urano tiene cinco lunas grandes, y las imágenes del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1986 mostraron que son partes aproximadamente iguales de hielo y roca. La Voyager 2 no tenía los mismos instrumentos de Cassini, por lo que no hay datos más detallados disponibles. Pero las imágenes mostraron evidencia de criovulcanismo, donde el líquido brota a través de la superficie y luego se congela. Encélado tiene las mismas erupciones, enviando columnas de material desde el océano subterráneo hacia el espacio.

A false-colour artist's illustration of the cryovolcanic plumes erupting from Enceladus. Image Credit: NASA/ESA
Esta imagen es una ilustración artística en falso color de las columnas criovolcánicas que brotan de la luna Encélado de Saturno. Crédito de la imagen: NASA/ESA

Todos los gigantes gaseosos del Sistema Solar podrían tener IWOW. Los planetas gigantes exteriores podrían tener suficiente masa para inducir el calentamiento de las mareas en sus lunas, y eso es algo que los científicos están ansiosos por examinar. Neptuno tiene 14 lunas, siendo Tritón, con diferencia, la más masiva. La corteza de Tritón es principalmente hielo de agua, y la luna es geológicamente activa como Europa y Encélado. Es probable que sea un objeto capturado del cinturón de Kuiper (KBO). Cuando la Voyager 2 se acercó a la luna en 1989, vio penachos similares a géiseres de 8 km (5 millas) de altura.

These are three images of a cryovolcanic plume on Triton taken about 45 minutes apart-left to right-by Voyager 2 on August 26th, 1989. They show the geyser-like volcanic plume spewing an 8km (5 mile) tall cloud of fine, dark particles into Triton's thin atmosphere. The cloud can be seen drifting downwind to the right for a distance of roughly 150 kilometres (about 100 miles). Image Credit: NASA/JPL
Estas son tres imágenes de una columna criovolcánica en Tritón tomadas con aproximadamente 45 minutos de diferencia, de izquierda a derecha, por la Voyager 2 el 26 de agosto de 1989. Muestran la columna volcánica similar a un géiser que arroja una nube de 8 km (5 millas) de altura de fina, partículas oscuras en la delgada atmósfera de Tritón. La nube se desplaza a favor del viento hacia la derecha en una distancia de aproximadamente 150 kilómetros (alrededor de 100 millas). Crédito de la imagen: NASA/JPL

Cada vez que los científicos descubren otro IWOW, surge la posibilidad de vida. Para que la vida comience, la evidencia muestra que debe haber una interfaz activa entre el agua y la roca. La densidad de Mimas sugiere que podría tener un núcleo rocoso. Si hay calor, las interacciones entre el agua y las rocas pueden proporcionar los ingredientes necesarios para la vida.

Mimas es pequeña, con una superficie del tamaño de España. Tiene solo 396 kilómetros (246 millas) de diámetro, y es el cuerpo más pequeño conocido que es redondeado debido a la gravedad propia. Si un mundo tan pequeño puede albergar un océano subterráneo, eso amplía la lista de otros objetos que podrían tenerlos, y nuestra comprensión de los mundos potencialmente habitables también crecerá.

¿Mimas tiene un océano? ¿Podría albergar vida? ¿Son los IWOW mucho más comunes de lo que esperábamos?

Por ahora, no lo sabemos.

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Evan Gough, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0

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