La (probabile) verità sull’oceano di Encelado

La piccola luna ghiacciata di Saturno non dovrebbe certo essere il posto migliore per cercare forme di vita, tenendo conto che la sua enorme distanza dal Sole dovrebbe averlo reso completamente ghiacciato già da miliardi di anni.

Altri mondi, come Marte o il satellite di Giove Europa, sono più vicini e hanno ben altre dimensioni: 6800 km il primo e 3100 km il secondo. La possibilità di avere acqua allo stato liquido avrebbe quindi maggior senso, dato che loro massa considerevole potrebbe non aver ancora permesso all’interno planetario di raffreddarsi del tutto. Per Encelado i suoi miseri 500 km sono invece un ulteriore ostacolo in tal senso: troppo piccolo per conservare calore interno.

Infatti, Encelado, come tutti gli altri corpi del Sistema Solare, si è formato incorporando materiale del disco di gas e polvere che circondava il neonato Sole. Nel sistema planetario esterno gli oggetti utilizzarono sia roccia che ghiaccio. In linea di principio, quindi, anche Encelado avrebbe avuto elementi radioattivi nel suo interno, i quali, decadendo, sarebbero riusciti a fondere l’interno del satellite. Tuttavia, in oggetti piccoli come Encelado, la quantità di elementi radioattivi non era sufficiente a mantenere il calore per molto tempo e ben presto il satellite si sarebbe solidificato e poi completamente ghiacciato.

In realtà la sua superficie è decisamente ghiacciata, con una temperatura di circa -200 °C. Tuttavia, nel 2005, la sonda Cassini ha scoperto un gigantesco “pennacchio” di vapore che usciva violentemente da una frattura posta nei pressi del polo sud. Non vi era dubbio: era proprio acqua e anche salata. Doveva perciò esistere un serbatoio di H₂O sotto la crosta superficiale e, data la salinità, anche molto esteso. Forse addirittura un sub-oceano che circondava l’intera luna.

Sembrerebbe un mistero difficilmente risolvibile se non ci si fossimo già imbattuti nel fantasmagorico vulcanismo di Io, il primo $satellite$ galileiano di Giove. Il meccanismo fondamentale per mantenere caldo un oggetto che dovrebbe essere freddo, richiama perciò immediatamente il riscaldamento mareale.

Tuttavia, ciò che funziona perfettamente per Io diventa un po’ più complicato per Encelado. La massa di Giove è ben maggiore di quella di Saturno e le lune esterne (Europa, Ganimede e Callisto) essenziali nel dare il proprio contributo. Vediamo allora come agiscono o potrebbero agire differenti meccanismi.

Innanzitutto l’orbita di Encelado attorno a Saturno è anch’essa lievemente ellittica (eccentricità di 0.0045) e quindi comporta un avvicinamento e un allontanamento dal pianeta gassoso. Per distanze minori si ha un aumento della gravità, che invece diminuisce per distanze maggiori. Ciò causa un continuo, leggero, schiacciamento del satellite. E’ come se avessimo in mano una pallina di gomma e continuassimo a comprimerla, cambiandogli la forma. Questa continua “frizione” genera un riscaldamento che raggiunge anche le parti più interne del corpo celeste. Questa spiegazione, però, non sarebbe sufficiente a mantenere un oceano di acqua liquida.

Tuttavia, lo stesso meccanismo è in grado di produrre le fratture superficiali da cui fuoriesce il vapore. Anzi, le potrebbe aprire e chiudere molto velocemente, causando una nuova fonte di attrito e quindi di calore (come quando d’inverno si fregano le mani senza guanti).

Non basta ancora, però. Infatti, gli scienziati della NASA hanno creato una mappa delle zone “calde”, confrontandola con quella delle fratture dovute alla forza mareale. Le due dovrebbero coincidere. E invece no. Per esempio, la fessura chiamata “Damascus Sulcus” si trova a circa 50 km dalla zona più calda. E’ ancora necessario un piccolo sforzo.

L’unica soluzione sembrerebbe una leggera oscillazione del satellite durante la sua rotazione. In altre parole, una “librazione” come quella lunare che ci permette di vedere un po’ di più che metà del nostro satellite. Comunque, non si può sceglierla a piacere, in quanto le osservazioni dicono che non può certamente superare i due gradi rispetto alla rotazione uniforme. Sono allora state fatte delle simulazioni al computer che hanno variato la librazione e che poi hanno costruito la relativa mappa di “stress” mareale. La sovrapposizione migliore tra mappa mareale e mappa termica si è avuta proprio per un’oscillazione tra 0.75 gradi e poco meno di due, in perfetto accordo con le osservazioni. Non solo. L’esistenza di questa oscillazione aiuta anche a ottenere molto più calore. Si è stimato, infatti, un valore almeno cinque volte più grande di quello dovuto solo alla marea. Più che sufficiente per mantenere costantemente liquido un oceano grande come l’intero Encelado.

La librazione è probabilmente causata da una forma non perfettamente regolare del satellite, che è proprio causata dalla stessa forza mareale che agisce diversamente in punti diversi dell’orbita. Insomma, una specie di “gatto che si morde la coda”. La forma non perfettamente circolare dell’orbita di Encelado sarebbe dovuta alla presenza di Dione che è in risonanza con il piccolo satellite: ogni due orbite di Encelado, Dione ne completa una sola. Come succede per Io e gli altri satelliti medicei questo allineamento regolare e periodico causa un allungamento della traiettoria attorno a Saturno.

Un bel gioco a incastro che, però, potrebbe portare al primo oceano sotterraneo con qualche piccolo, infinitesimo, alieno…