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Sep 19, 2023

Webb observa la columna de vapor de agua de Enceladus

Como Enceladus orbita rápidamente alrededor de Saturno con un período de solo 1,37 días terrestres,

Mientras Enceladus orbita rápidamente alrededor de Saturno con un período de solo 1,37 días terrestres, el vapor de agua expulsado se esparce a lo largo y alrededor de su órbita, formando un gran toro alrededor del gigante gaseoso.

Las imágenes de la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam) muestran una columna de vapor de agua que sale del polo sur de la luna Encelado de Saturno. Crédito de la imagen: NASA / ESA / CSA / STScI / G. Villanueva, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / A. Pagan, STScI.

Enceladus es la sexta luna más grande de Saturno con un diámetro de 505 km (314 millas).

Descubierta en 1789 por el astrónomo británico nacido en Alemania William Herschel, esta luna es uno de los objetivos científicos más emocionantes de nuestro Sistema Solar en la búsqueda de vida más allá de la Tierra.

Enceladus es probablemente la mayor fuente de agua dentro del sistema de Saturno, con agua y otros materiales arrojados a la órbita de Saturno por actividad geológica localizada.

Los primeros indicios de actividad geológica en Encelado fueron proporcionados por la Voyager de la NASA y las observaciones telescópicas en las décadas de 1980 y 1990, encontrando una estrecha asociación entre la órbita de Encelado y el anillo más externo y más ancho de Saturno: el denso anillo E.

En 2005, varios instrumentos a bordo de la nave espacial Cassini de la NASA descubrieron una columna de gases y granos de hielo que emergían de fisuras en la región polar sur de Encelado.

Recientemente se observó un toroide de agua a lo largo de la órbita de Encelado mediante espectroscopía submilimétrica con el Observatorio Herschel de la ESA.

Las mediciones de Cassini del penacho de gas se realizaron utilizando espectrometría de masas a lo largo de trayectorias de sobrevuelo específicas y mediante ocultación estelar en la región interior del penacho (menos de 200 km).

Por el contrario, las medidas del toro no se resolvieron espacialmente, pero indicaron la presencia de vapor de agua ampliamente en todo el sistema de Saturno.

Si bien el flujo de granos de hielo de la pluma varía en múltiples escalas de tiempo, las variaciones en el flujo de vapor se comprenden mucho menos, junto con cómo afectan la estructura y la evolución del toroide.

Al analizar las emisiones moleculares a grandes distancias de Encelado con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA, el Dr. Geronimo Villanueva del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y sus colegas pudieron mapear la distribución del agua desgasificada, comparar el nivel de actividad con la determinada por las mediciones de Cassini, y establecer una conexión directa del penacho con la nube extendida de material más allá del penacho que probablemente se acumuló en múltiples órbitas.

"Cuando miraba los datos, al principio, pensaba que tenía que estar equivocado. Fue tan impactante detectar una columna de agua de más de 20 veces el tamaño de la luna", dijo el Dr. Villanueva.

"La columna de agua se extiende, hasta 10.000 km (6.000 millas), mucho más allá de su región de liberación en el polo sur".

La infografía muestra un diagrama de Saturno, Encelado y su toro en la parte superior, la imagen NIRCam de Encelado en la parte inferior izquierda y los espectros del instrumento NIRSpec en la parte inferior derecha. Crédito de la imagen: NASA / ESA / CSA / STScI / L. Hustak, STScI / G. Villanueva, Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

La longitud de la pluma no fue la única característica que intrigó a los investigadores.

La velocidad a la que sale a borbotones el vapor de agua, unos 79 galones por segundo, también es particularmente impresionante.

"La órbita de Encelado alrededor de Saturno es relativamente rápida, solo 33 horas. A medida que gira alrededor de Saturno, la luna y sus chorros básicamente escupen agua, dejando un halo, casi como una rosquilla, a su paso", dijo el Dr. Villanueva. .

"En las observaciones de Webb, no solo el penacho era enorme, sino que había agua absolutamente en todas partes".

"Esta rosquilla borrosa de agua que apareció 'en todas partes', descrita como un toroide, está ubicada junto al anillo E de Saturno".

Las observaciones de Webb demuestran directamente cómo las columnas de vapor de agua de la luna alimentan el toroide.

Al analizar los datos de Webb, los autores determinaron que aproximadamente el 30% del agua permanece dentro de este toro, y el otro 70% escapa para abastecer al resto del sistema de agua de Saturno.

"En este momento, Webb proporciona una forma única de medir directamente cómo evoluciona y cambia el agua con el tiempo a través del inmenso penacho de Encélado y, como vemos aquí, incluso haremos nuevos descubrimientos y aprenderemos más sobre la composición del océano subyacente", dijo. Dra. Stefanie Milam, también del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

"Debido a la cobertura y sensibilidad de longitud de onda de Webb, y lo que hemos aprendido de misiones anteriores, tenemos una nueva ventana de oportunidad frente a nosotros".

Los resultados aparecen esta semana en la revista Nature Astronomy.

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GL Villanueva et al. 2023. Mapeo molecular JWST y caracterización de la pluma de agua de Encelado que alimenta su toro. Nature Astronomy, en prensa