Cassini sugerem que o oceano de Encélado pode ter atividade hidrotermal

Esta imagem de Encélado é uma impressão de artista que ilustra a possível atividade hidrotermal no fundo oceânico - e por baixo - subterrâneo, com base em resultados publicados recentemente da missão Cassini. Crédito: NASA/JPL

A sonda Cassini da NASA forneceu aos cientistas a primeira evidência clara de que a lua de Saturno, Encélado, exibe sinais de atividade hidrotermal atual, que podem ser semelhantes ao que vemos nas profundezas dos oceanos da Terra. As implicações de tal atividade, num mundo que não o nosso, abrem possibilidades científicas sem precedentes.

"Estes resultados acrescentam força à possibilidade de que Encélado, que contém um oceano subterrâneo e que exibe notável atividade geológica, poderá conter ambientes adequados para organismos vivos," afirma John Grunsfeld, astronauta e administrador associado do Diretorado de Missões Científicas da NASA em Washington, EUA. "Os locais no nosso Sistema Solar com ambientes extremos e em que a vida possa existir aproximam-nos da resposta à questão: estamos sozinhos no Universo?"

A atividade hidrotermal ocorre quando água do mar infiltra-se e reage com uma crosta rochosa e emerge como uma solução mineral e aquecida, uma ocorrência 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 ativos semelhantes. O primeiro artigo, publicado esta semana na revista Nature, diz respeito a grãos microscópicos de rocha detetados pela Cassini no sistema saturniano. Uma análise extensa (ao longo de quatro anos) de dados da sonda, simulações computacionais e experiências de laboratório levam os cientistas a concluir que os minúsculos grãos formam-se mais provavelmente quando água quente, contendo minerais dissolvidos do interior rochoso da lua, viaja para cima, entrando em contato com água mais fria.

As temperaturas necessárias para as interações que produzem os pequenos grãos de rocha são de pelo menos 90 graus Celsius. É muito emocionante podermos usar estes grãos minúsculos de rocha, expelidos para o espaço por geysers, para saber as condições no fundo do oceano - e por baixo - de uma lua gelada," afirma Sean Hsu, autor principal do estudo e investigador de pós-doutorado da Universidade do Colorado em Boulder, EUA. O instrumento CDA (Cosmic Dust Analyzer) da Cassini detetou repetidamente partículas minúsculas de rocha ricas em silício, mesmo antes de entrar em órbita de Saturno em 2004. Pelo processo de eliminação, a equipa do CDA concluiu que estas partículas devem ser grãos de sílica, substância encontrada na areia e no quartzo mineral cá na Terra. O tamanho consistente dos grãos observados pela Cassini, os maiores dos quais rondam os 6-9 nanómetros, foi a pista que indicou aos cientistas que o responsável era provavelmente um processo em específico.

Na Terra, a maneira mais comum de formar grãos de sílica deste tamanho é a atividade hidrotermal sob uma gama específica de condições; ou seja, quando a água salgada e ligeiramente alcalina que está supersaturada com sílica sofre uma grande queda na temperatura. Nós procurámos metodicamente explicações alternativas para os grãos de nanosílica, mas cada novo resultado apontava para uma única origem mais provável," afirma Frank Postberg, coautor do artigo, cientista da equipa CDA da Cassini e da Universidade de Heidelberg, na Alemanha. Hsu e Postberg trabalharam em estreita colaboração com colegas da Universidade de Tóquio que realizaram detalhadas experiências laboratoriais que validaram a hipótese de atividade hidrotermal.

Esta ilustração mostra as origens potenciais do metano encontrado na pluma de gás e gelo de Encélado, com base em pesquisas levadas a cabo por cientistas que trabalhavam com o instrumento INMS da Cassini. Crédito: NASA/JPL

A equipe japonesa, liderada por Yasuhito Sekine, verificou as condições sob as quais os grãos de sílica se formam com o mesmo tamanho daqueles detetados pela Cassini. Os investigadores pensam que estas condições podem existir no fundo oceânico de Encélado, onde a água quente do interior encontra a água relativamente fria do fundo do oceano. O tamanho extremamente pequeno das partículas de sílica também sugere que viajam para cima relativamente depressa a partir da sua origem hidrotermal até às fontes próximas da superfície dos geysers da lua. Do fundo do oceano até ao espaço, uma distância de aproximadamente 50 km, os grãos passam alguns meses até alguns anos em trânsito, caso contrário teriam tamanhos muito maiores.

Os autores salientam que as medições de gravidade da Cassini sugerem que o núcleo rochoso de Encélado é muito poroso, o que permitiria que a água do oceano se infiltrasse para o interior. Isso proporcionaria uma enorme área de superfície onde a água e a rocha podem interagir. O segundo artigo, publicado recentemente na revista Geophysical Research Letters, sugere atividade hidrotermal como uma das duas fontes prováveis de metano na pluma de gás e partículas geladas que entram em erupção na região polar sul de Encélado. A descoberta é o resultado de uma ampla modelagem por cientistas franceses e americanos para descobrir o porquê do metano, anteriormente estudado pela Cassini, ser curiosamente tão abundante na pluma.

A equipa descobriu que, nas altas pressões esperadas no oceano da lua, podem formar-se materiais gelados, denominados clatratos, que aprisionam as moléculas de metano dentro de uma estrutura cristalina de água gelada. Os seus modelos indicam que este processo é tão eficiente a esgotar o metano do oceano que os investigadores ainda precisavam de uma explicação para a sua abundância na pluma. Num cenário, os processos hidrotermais supersaturam o oceano com metano. Tal pode ocorrer se o metano é produzido mais rapidamente do que é convertido em clatratos. A segunda possibilidade é que os clatratos de metano oceânico são arrastados para as plumas em erupção e libertam o seu metano à medida que sobem, como bolhas que se formam quando a rolha salta de uma garrafa de champanhe.

Os autores concordam que provavelmente ocorrem ambos os cenários, mas sublinham que a presença de grãos de nanosílica, como documentado no outro artigo, favorece o cenário hidrotermal. "Não esperávamos que o nosso estudo de clatratos no oceano de Encélado nos levasse à ideia de que o metano está a ser produzido ativamente por processos hidrotermais," afirma o autor principal Alexis Bouquet, estudante da Universidade do Texas em San Antonio, EUA. Bouquet. Bouquet trabalhou com o coautor Hunter Waite, que lidera a equipa do instrumento INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) da Cassini no Instituto de Pesquisa do Sudoeste em San Antonio.

A Cassini revelou processos geológicos ativos em Encélado pela primeira vez em 2005, com a evidência de um spray gelado oriundo da região polar sul da lua e temperaturas aí superiores ao esperado. Com o seu poderoso conjunto de instrumentos científicos, a missão logo revelou uma pluma imponente de gelo, vapor de água, sais e materiais orgânicos emitidos por fraturas relativamente quentes na superfície enrugada. Resultados científicos da gravidade publicados em 2014 sugerem fortemente a presença de um oceano com 10 km de profundidade por baixo de uma concha gelada com cerca de 30 a 40 km de espessura.

Fonte: NASA