La luna di Saturno Encelado ha affascinato gli scienziati sin da quando Voyager 2 la missione passò attraverso il sistema nel 1981. Il mistero si è approfondito solo dall'arrivo del Cassini sonda nel 2004, che includeva la scoperta di quattro fessure lineari parallele intorno alla regione polare meridionale. Queste caratteristiche sono state soprannominate "strisce di tigre" per il loro aspetto e il modo in cui si distinguono dal resto della superficie.
Dalla loro scoperta, gli scienziati hanno tentato di rispondere a cosa sono e cosa li ha creati in primo luogo. Per fortuna, una nuova ricerca condotta dal Carnegie Institute of Science ha rivelato la fisica che governa queste fessure. Questo include il modo in cui sono collegati all'attività del pennacchio della luna, perché appaiono attorno al polo sud di Encelado e perché altri corpi non hanno caratteristiche simili.
Lo studio, che è apparso di recente sulla rivista Astronomia della natura, era guidato da Doug Hemingway, un Carnegie Fellow del Dipartimento di magnetismo terrestre dell'Istituto. A lui si sono uniti gli scienziati planetari Maxwell Rudolph dell'Università della California Davis e Michael Manga dell'Università della California Berkeley.
Per motivi di studio, il team ha impiegato modelli geofisici di Encelado per studiare le forze fisiche che hanno permesso alle strisce di tigre di formarsi e rimanere sul posto nel tempo. Di particolare interesse è stato il motivo per cui queste strisce sono presenti solo sul polo sud della luna e perché sono così uniformemente distanziate. Come ha spiegato Hemingway:
“Viste per la prima volta dalla missione Cassini su Saturno, queste strisce non sono nient'altro che conosci nel nostro Sistema Solare. Sono parallele e equidistanti, lunghe circa 130 chilometri e distanti 35 chilometri. Ciò che li rende particolarmente interessanti è che continuano a scoppiare con ghiaccio d'acqua, anche se parliamo. Nessun altro pianeta o luna ghiacciata ha qualcosa di simile a loro. "
La risposta alla prima domanda si è rivelata piuttosto interessante. Apparentemente, i modelli hanno rivelato che le fessure che compongono le strisce potrebbero essersi formate su entrambi i poli, si sono semplicemente formate prima sul polo sud. La ragione della loro esistenza, invece, ha a che fare con l'interazione di Encelado con Saturno e l'eccentricità della sua orbita.
Per scomporlo, Encelado impiega poco più di un giorno (1,37 per l'esattezza) per completare una singola orbita di Saturno. A causa della risonanza orbitale 2: 1, che ha con il vicino Dione, Encelado sperimenta una certa eccentricità nella sua orbita (0,0047), passando da 236.918 km (147.214 mi) al suo più vicino (periapsi) a 239.156 km (148.605 mi ) al suo punto più lontano (apoapsis).
Questa eccentricità fa sì che Encelado si allunghi e si fletta, con conseguente riscaldamento interno e attività geotermica. Questo processo consente a Encelado di mantenere un oceano interno al limite del suo mantello. È ai poli in cui si avvertono maggiormente i maggiori effetti di questa deformazione indotta gravitazionalmente, il che porta qui a diluire la calotta glaciale e a formare le fessure.
Questo processo porta anche a periodi di raffreddamento, durante i quali si congelerà parte dell'oceano sotterraneo di Encelado. Questo scongelamento e congelamento causano l'ispessimento e la diluizione della calotta glaciale dal basso, causando variazioni di pressione che portano a fessure. Poiché la calotta glaciale è più sottile ai poli, è più suscettibile alle crepe, portando alle strisce di tigre.
Tutte queste caratteristiche prendono il loro nome da città che compaiono nel compendio arabo di racconti popolari Le mille e una notte: Sulcus di Alessandria, Sulcus del Cairo, Sulcus di Baghdad e Sulcus di Damasco. Il team ritiene che la fessura di Baghdad Sulcus sia stata la prima a formarsi e non si sia nuovamente congelata. Ciò ha permesso alle piume d'acqua di esplodere dall'interno, causando infine la formazione di altre tre fessure parallele.
Fondamentalmente, dopo che i pennacchi di acqua spruzzati dalla superficie della luna, si sarebbero rinfrescati nello spazio e sarebbero stati riposti come neve sulla superficie. Mentre la neve si accumulava lungo i bordi della fessura di Baghdad, il peso accumulato aggiungeva un'altra fonte di pressione sulla calotta glaciale. Come ha spiegato Max Rudolph, questo non spiega solo come si sono formate queste fessure, ma perché corrono parallele tra loro.
"Il nostro modello spiega la spaziatura regolare delle crepe", ha detto. "Ciò ha causato la flessione della calotta glaciale quanto bastava per innescare una crepa parallela a circa 35 chilometri [mi] di distanza."
Questo stesso meccanismo spiega perché le fessure di Encelado rimangono aperte e continuano a scoppiare con pennacchi d'acqua. L'interazione della marea della luna con Saturno porta a un ciclo costante di allungamento e flessione. Ciò impedisce alle fessure di chiudersi e garantisce invece che sperimentino un modello regolare di allargamento e restringimento.
Quanto al perché ciò accada su Encelado e non su altre lune - come Ganimede, Europa, Titano e altri "mondi oceanici" - che si ridimensiona. Le lune più grandi hanno una gravità più forte che impedisce alle fratture causate dalle interazioni di marea di aprirsi fino all'interno. Quindi, Encelado è l'unica luna ghiacciata conosciuta in cui possono verificarsi strisce di tigre. Come lo caratterizzava Hemingway:
"Poiché è grazie a queste fessure che siamo stati in grado di campionare e studiare l'oceano sotterraneo di Encelado, che è amato dagli astrobiologi, abbiamo pensato che fosse importante capire le forze che le formavano e le sostenevano. La nostra modellazione degli effetti fisici sperimentati dal guscio ghiacciato della luna punta a una sequenza potenzialmente unica di eventi e processi che potrebbero consentire l'esistenza di queste strisce distintive ".
Nei decenni successivi, si spera che un'altra missione possa essere inviata al sistema di Saturno per esplorare Encelado in modo più dettagliato. Già, i dati ottenuti da Cassini ha confermato che i pennacchi che esplodono dalle sue fessure contengono molecole organiche. Le missioni future tenteranno di determinare se esiste vita extraterrestre anche sotto la superficie ghiacciata della luna.
