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Oceano em lua de Saturno pode abrigar atividade hidrotermal

A sonda Cassini da NASA forneceu aos cientistas a primeira evidência clara de que a lua de Saturno Encéladoladus exibe sinais de atividade hidrotermal semelhante a que pode ser vista nas profundezas dos oceanos da Terra. As implicações de tal atividade, em um mundo diferente do nosso planeta abrem possibilidades científicas sem precedentes.

“Estes resultados adicionam à possibilidade de que Encélado, que contém um oceano subterrâneo e exibe notável atividade geológica, poderia conter ambientes adequados para organismos vivos”, disse John Grunsfeld, astronauta e administrador associado da SciEncélado Mission Directorate da NASA em Washington. “Os locais em nosso sistema solar, onde ocorrem ambientes extremos em que a vida possa existir pode nos levar mais perto de responder a questão: estamos sozinhos no universo?”

Atividade hidrotermal no oceano de Encélado

Atividade hidrotermal ocorre quando a água do mar se infiltra e reage com uma crosta rochosa e surge como uma solução aquecida por entre os minérios, algo bastante natural nos oceanos da Terra. De acordo com dois artigos científicos, os resultados são os primeiros indícios claros de que uma lua gelada pode ter processos semelhantes ativos.

Oceano em uma das luas de Saturno pode abrigar atividade hidrotermal, sugerem os dados de sonda espacialO primeiro artigo, publicado esta semana na revista Nature, relaciona-se com grãos microscópicos de rocha detectadas pela Cassini no sistema de Saturno. Uma extensa análise, de quatro anos de dados da sonda, simulações computacionais e experimentos de laboratório levou os pesquisadores a concluir que os minúsculos grãos provavelmente se formaram quando a água quente contendo minerais dissolvidos do interior rochoso da Lua emergiu, e entrou em contato com a água mais fria. As temperaturas necessárias para interações que produzam os pequenos grãos de rocha seriam de pelo menos 194 graus Fahrenheit (90 graus Celsius).

“É muito emocionante podermos usar esses minúsculos grãos de rocha, expelidos ao espaço por gêiseres, para nos revelar sobre as condições no fundo do oceano e por baixo do mesmo, de uma lua gelada”, disse o principal autor do papel Sean Hsu, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade do Colorado em Boulder.

O Analisador de poeira cósmica da Cassini (CDA) detectou repetidamente partículas de rocha minúsculas ricas em silício, mesmo antes da Cassini entrar na órbita de Saturno em 2004. Pelo processo de eliminação, a equipe responsável pela CDA concluiu que estas partículas devem ser grãos de sílica, que é encontrado na areia e no mineral quartzo na Terra. O tamanho uniforme dos grãos observadas pela sonda Cassini, a maior das quais foram 6-9 nanômetros, foi o que criou o pressuposto de que um processo específico provavelmente foi o responsável.

Em terra, a forma mais comum para formar grãos de sílica deste tamanho é atividade hidrotermal sob uma gama de condições específicas; ou seja, quando a água ligeiramente alcalina e salgada que está supersaturada com sílica sofre uma grande queda na temperatura.

“Nós metodicamente procuramos explicações alternativas para os grãos de nanosílica, mas a cada novo resultado, os dados foram convergindo para uma única origem, a mais provável”, disse o co-autor Frank Postberg, um cientista da equipe Cassini CDA na Universidade de Heidelberg, na Alemanha.

Hsu e Postberg trabalharam em estreita colaboração com colegas da Universidade de Tóquio, que realizaram os experimentos de laboratório detalhados que validaram a hipótese de atividade hidrotermal. A equipe japonesa, liderada por Yasuhito Sekine, verificaram as condições em que os grãos de sílica se formaram no mesmo tamanho que a Cassini detectou. Os pesquisadores acreditam que essas condições possam existir no fundo do mar de Encéladoladus, onde a água quente do interior encontra a água relativamente fria no fundo do oceano.

O tamanho extremamente pequeno das partículas de sílica também sugere que os grãos viajam para cima de forma relativamente rápida a partir de sua origem hidrotermal às fontes próximas da superfície dos gêiseres da lua. Do fundo do mar para o espaço exterior, uma distância de cerca de 30 milhas (50 km), os grãos demoram alguns meses à alguns anos em percurso, caso contrário eles seriam muito maiores.

Os autores apontam que as medições de gravidade da Cassini sugerem que o núcleo rochoso de Encéladoladus é muito poroso, o que permitiria a água do oceano se infiltrar no interior. Isso proporcionaria uma enorme área de superfície onde a rocha e água poderiam interagir.

O segundo artigo, publicado recentemente na revista Geophysical Research Letters, sugere atividade hidrotermal como uma das duas prováveis ​​fontes de metano na nuvem de partículas de gás e gelo que entra em erupção a partir da região polar sul de Encéladoladus. A descoberta é o resultado da ampla pesquisa para entender por que o metano, como demonstrado anteriormente pela Cassini, é curiosamente abundante na pluma.

A equipe descobriu que, nas altas pressões previstas no oceano da lua, materiais gelados chamados clatratos poderiam causar o aprisionamento das moléculas de metano dentro de uma estrutura de cristal de agua congelada. Seus modelos indicam que este processo é tão eficiente em esgotar o oceano de metano que os pesquisadores ainda precisavam de uma explicação para a sua abundância na pluma.

Em um cenário, processos hidrotermais supersaturam o oceano com metano. Isto pode ocorrer se o metano é produzido mais rapidamente do que é convertido em clatratos. A segunda possibilidade é que hidratos de metano do oceano são arrastados para as plumas em erupções e lançam seu metano como bolhas que se formam em uma garrafa de champanhe estourada.

Os autores concordam que ambos os cenários são propensos a ocorrer em alguma escala, mas eles observam que a presença de grãos de nanosilica, como documentado pelo outro paper, favorece o cenário hidrotermal.

“Nós não esperávamos que o nosso estudo de clatratos no oceano de Encéladoladus nos levaria à ideia de que o metano está ativamente sendo produzido por processos hidrotermais”, disse o principal autor Alexis Bouquet, um estudante de graduação da Universidade do Texas, em San Antonio. Bouquet trabalhou com o co-autor Hunter Waite, que lidera a Cassini Ion e Neutral Mass Spectrometer (INMS), a equipe do Instituto de Pesquisa do Sudoeste em San Antonio.

Sonda Cassini

A sonda Cassini revelou pela primeira vez processos geológicos ativos em Encéladoladus em 2005, com a evidência de um spray gelado emitido da região polar sul da lua e temperaturas mais elevadas do que o esperado na superfície gelada. Com seu poderoso conjunto de instrumentos científicos complementares, a missão logo revelou uma pluma crescente de agua congelada e vapor, sais e materiais orgânicos que são emitidos a partir de fraturas relativamente quentes na superfície enrugada. Resultados científicos gravitacionais publicados em 2014 sugeriram fortemente a presença de um oceano profundo 6 milhas (10 km) embaixo de uma concha de gelo de cerca de 19 a 25 milhas (30 a 40 km) de espessura.

Referências

  1. Hsiang-Wen Hsu, Frank Postberg, Yasuhito Sekine, Takazo Shibuya, Sascha Kempf, Mihály Horányi, Antal Juhász, Nicolas Altobelli, Katsuhiko Suzuki, Yuka Masaki, Tatsu Kuwatani, Shogo Tachibana, Sin-iti Sirono, Georg Moragas-Klostermeyer, Ralf Srama. Ongoing hydrothermal activities within Encéladoladus.Nature, 2015; 519 (7542): 207 DOI: 10.1038/nature14262
  2. Alexis Bouquet, Olivier Mousis, J. Hunter Waite, Sylvain Picaud. Possible evidEncélado for a methane source in Encéladoladus’ ocean. Geophysical Research Letters, 2015; DOI: 10.1002/2014GL063013
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Escrito por Equipe de Redação Ciências e Tecnologia

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Oceano em uma das luas de Saturno (Encélado), pode abrigar atividade hidrotermal, sugerem os dados de sonda espacial cassini.