La luna de Saturno, Encélado, pertenece al grupo de cuerpos del
sistema solar que se cree tienen un océano de
agua líquida bajo su superficie (en este grupo
están también la luna de Júpiter Europa y el
planeta enano Plutón). Parte de la evidencia
está en la serie géiseres o plumas de vapor y
granos o polvo de hielo de agua que se emiten
desde cuatro grietas de unos 130 km de largo en su polo sur. En el polvo de estos géiseres la nave
Cassini (una misión ya extinta de la NASA,
la Agencia Espacial Europea y la Agencia
Espacial Italiana) detectó trazas de compuestos
químicos (por ejemplo, algunas sales, entre
ellas sal común) que solo se pueden producir
cuando están en contacto agua líquida y
material rocoso a una temperatura relativamente
alta, algo parecido a lo que sucede en el fondo
del océano terrestre cerca de las fisuras en
zonas volcánicas activas llamadas “ventilas hidrotermales”.
Los géiseres de esta luna son de gran relevancia
para el ambiente de Saturno. Por ejemplo, el
polvo mantiene la superficie de Encélado
cubierta con una capa de hielo muy puro, que
hace que su superficie refleje casi toda la luz
que recibe del Sol, como si fuera un
espejo. Parte del polvo de hielo se riega a lo
largo de la órbita de Encélado, alimentando la
parte interior del llamado anillo E (de polvo)
que rodea a los característicos anillos
principales de Saturno. También, el vapor de
los géiseres produce una estructura de
moléculas de agua alrededor de Saturno y los
granos de hielo más pequeños (de fracciones de
micra o de milésimas de milímetro) de los géiseres logran escapar de Saturno a cientos de kilómetros por segundo al ser acelerados por el campo eléctrico del planeta.
En un estudio publicado en la revista Geophysical Research Letters,
un investigador y dos estudiantes del grupo de
Ciencias Espaciales del Instituto de Geofísica
de la UNAM, explican que el movimiento de estas
partículas puede describirse a partir de un
modelo de tres fuerzas: la fuerza de arrastre
del gas de los géiseres que las empuja hacia
afuera de las grietas del polo sur; la fuerza
gravitacional de Encélado que afecta a la masa
de las partículas y la llamada fuerza de
Lorentz que es, en realidad, la suma de las
fuerzas de los campos magnético y eléctrico de
Saturno. La fuerza de Lorentz afecta a estas
partículas de polvo porque se cargan eléctricamente cuando capturan los electrones libres que circulan cerca de Encélado.
Una de las dificultades del calculo de la fuerza de Lorentz es que se debe conocer la configuración del campo magnético de Saturno cerca de Encélado.
Se sabe que el campo magnético de Saturno (y de otros planetas como la
Tierra) se comporta globalmente como un dipolo,
similar al de un imán común, pero cerca de
Encélado el campo magnético es distorsionado
por los géiseres como lo pudo medir la nave Cassini al pasar cerca de Encélado. Con estos pocos datos, fue posible construir una imagen tridimensional detallada de este campo distorsionado y en las simulaciones que pudieron generarse se pudo ver que estas distorsiones magnéticas producen desviaciones muy particulares en las trayectorias de las partículas de polvo.
El modelo desarrollado en este trabajo concluye que los granos de
polvo pueden escapar dependiendo de su tamaño y
de la velocidad con la que salen de las
grietas. El límite de tamaño es 0.3
micras, es decir, los granos mayores a 0.3 micras caen sobre la
superficie del satélite y los menores a 0.3
micras pueden escapar aún cuando su velocidad
sea un poco menor a la velocidad de escape del
satélite (207 m/s). La excepción son las partículas más pequeñas (de centésimas o milésimas de micra) que escapan casi instantáneamente.
Una gran cantidad de partículas pueden tardar hasta 7 horas en escapar del satélite o en caer en su superficie. Debido a que la actividad de los géiseres es casi ininterrumpida, Encélado tiene una exósfera o nube tenue de polvo que lo envuelve.
Hasta ahora no se han detectado géiseres de agua similares a los de
Encélado en otras lunas del sistema solar, pero
parte de los modelos y métodos de este trabajo
pueden aplicarse a otras lunas o aún a planetas
para determinar las trayectorias de partículas
de polvo que son expulsadas por otras fuentes como los impactos de meteoroides.
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