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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