Mais um ponto para a intrigante lua de Saturno Encélado. A pequena lua dinâmica, expele dramáticas pluma de vapor d’água e gelo, essas plumas foram observadas pela primeira vez pela sonda Cassini da NASA em 2005. A lua possui partículas orgânicas simples e pode guardar água líquida abaixo de sua superfície. Seus jatos parecidos com gêiseres criam um gigantesco halo de gelo, poeira e gás ao redor de Encélado que ajuda a alimentar o Anel E de Saturno. Agora, graças novamente a esses jatos congelados, Encélado é a única lua do Sistema Solar conhecida por influenciar de maneira substancial a composição química de seu planeta mãe.
Em Junho de 2011, a Agência Espacial Europeia anunciou que o seu Observatório Espacial Herschel, que tem também importantes contribuições da NASA tinha encontrado uma grande nuvem na forma de rosquinha, ou um torus, de vapor d’água criado por Encélado e que estava circulando Saturno. O torus tem mais de 600000 quilômetros de diâmetro e aproximadamente 60000 quilômetros de espessura. Ele parece ser a fonte de água na atmosfera superior de Saturno.
Apesar de ser enorme, a nuvem não tinha sido vista antes pois o vapor d’água é transparente na maior parte dos comprimentos de onda da luz. Mas o Herschel poderia ver a nuvem com seus detectores infravermelhos. “O Herschel está fornecendo novas informações importantes sobre tudo desde planetas no nosso Sistema Solar até galáxias localizadas a bilhões de anos-luz de distância”, disse Paul Goldsmith, cientista de projeto da NASA para o Herschel no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena na Califórnia.
A descoberta do torus ao redor de Saturno não foi uma surpresa completa. As sondas Voyagers da NASA e a missão do Telescópio Espacial Hubble já tinham dado aos cientistas pistas sobre a existência de nuvens de água ao redor de Saturno. Então em 1997, o Observatório Espacial Infravermelho da Agência Espacial Europeia confirmou a presença de água na atmosfera superior de Saturno. O Satélite Submillimeter Wave Astronomy da NASA também observou a emissão de água de Saturno no comprimento de onda do infravermelho distante em 1999.
Enquanto que uma pequena quantidade de água em estado gasoso é aprisionada nas camadas mais baixas e mais quentes da atmosfera de Saturno, essa parcela de água é impedida de subir para os níveis mais altos e mais frios. Para atingir a atmosfera superior, as moléculas de água precisam entrar na atmosfera de Saturno de algum lugar do espaço. Mas de onde e como? Isso era mistério até agora.
A resposta veio combinando observações do Herschel feitas da gigante nuvem de vapor d’água criada pela plumas de Encélado com modelos computacionais que os pesquisadores já haviam desenvolvido para descrever o comportamento das moléculas de água nas nuvens ao redor de Saturno.
Um desses pesquisadores, é Tim Cassidy, um recém pesquisador de pós doutorado no JPL que está agora no Laboratório de Física Espacial e Atmosférica da Universidade do Colorado em Boulder. “O que é maravilhoso, é que esse modelo, que está em uma interação longa de modelos de nuvens foi construído sem o conhecimento das observações. Nós usamos dados da Cassini, Voyager e do Hubble, juntamente com a física estabelecida. Nós não esperávamos um dia obter imagens detalhadas do torus e o ajuste entre o modelo e os dados observacionais foi uma grande surpresa para todos”.
Os resultados mostram que, apesar de grande parte da água no torus ser perdida para o espaço, algumas moléculas de água caem e congelam nos anéis de Saturno, enquanto uma quantidade pequena, em torno de 3 a 5 por cento passa pelos anéis e atinge a atmosfera de Saturno. Isso é o suficiente para explicar a água que tem sido observada ali.
As medidas do Herschel combinadas com os modelos de nuvem também fornecem novas informações sobre a taxa com a qual o vapor d’água está sendo expelido das feições escuras de Encélado, feições essas conhecidas como listras de tigres, e localizadas na região polar sul do satélite. Medidas anteriores feitas pelo Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) a bordo da sonda Cassini mostrou que a cada segundo a lua ejeta aproximadamente 200 kg de vapor d’água.
“Com as medidas do Herschel do torus feita em 2009 e 2010 e com o nosso modelo de nuvem, nós somos capazes de calcular uma taxa para o vapor d’água vindo de Encélado”, disse Cassidy. “Isso está de acordo com as descobertas feitas pelo UVIS, que usou um método completamente diferente”.
“Nós podemos ver a água deixando Encélado e nós podemos detectar o produto final, o oxigênio atômico, no sistema de Saturno”, disse o membro da equipe de ciência do UVIS da Cassini, Candy Hansen do Instituto de Ciência Planetária em Tucson no Arizona. “é muito bom poder acompanhar com o Herschel o que aconteceu no mesmo período”.
Enquanto uma pequena fração das moléculas de água dentro do torus terminam na atmosfera de Saturno, a maior parte delas se quebra em átomos separados de hidrogênio e oxigênio.
“Quando a água deixa o torus, ela está sujeita ao processo de dissociação das moléculas de água”, disse Hansen, “primeiro para o hidrogênio e hidróxido e então para a dissociação do hidróxido em hidrogênio e oxigênio atômico”. Esse oxigênio é dispersado através do sistema de Saturno. “A Cassini descobriu oxigênio atômico em sua aproximação a Saturno, antes dela entrar em sua órbita. Naquela época ninguém sabia de onde via esse oxigênio atômico. Agora nós sabemos”.
“Os efeitos profundos que a pequena lua Encélado tem em Saturno e em todo o seu ambiente são assombrosos”, disse Hansen.
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