O congelamento lento das gotas do oceano de Encélado explica a diversidade do gelo no anel de Saturno

• A Cassini descobriu 961 partículas de gelo com diferentes composições químicas.
• Experimentos de laboratório mostraram que a velocidade de congelamento influencia a separação de sais.
• O congelamento lento em ventiladores subterrâneos explica a diversidade química.
• Isso muda a percepção sobre a dinâmica dos gêiseres de Encélado

A lua de Saturno, Encélado, é coberta por uma espessa camada de gelo, sob a qual se esconde um oceano global. Na região do polo sul, a superfície se quebra, formando fendas pelas quais água e vapor são expelidos para o espaço, criando os característicos gêiseres.

De 2004 a 2017, a sonda espacial Cassini, utilizando o analisador de poeira espacial (CDA), mediu a composição de partículas de gelo individuais que entravam no anel E do anel de Saturno. Os cientistas analisaram 961 espectros de massa das chamadas partículas do tipo 3, ricas em sais, e descobriram diferenças significativas em sua composição química.

A diversidade que levantou questões

Algumas partículas estavam enriquecidas com cloreto de sódio, outras com carbonatos, fosfatos ou cloreto de potássio. É especialmente notável que cloreto e carbonato quase nunca são encontrados na mesma partícula rica em sódio. Se todas as partículas vêm de um único oceano, essa diversidade parece inesperada.

Para investigar a causa, cientistas do Earth‑Life Science Institute (ELSI) do Instituto de Ciência de Tóquio criaram modelos de laboratório. Eles formaram gotas com diâmetros de dezenas a duzentos micrômetros, contendo os principais sais que supostamente estão presentes no oceano de Encélado, e as congelaram a diferentes velocidades de resfriamento.

Os resultados mostraram que, durante o congelamento lento (≈10 K/min ou mais lento), os sais se separam em áreas distintas dentro da estrutura cristalina. Durante o congelamento rápido, os componentes químicos permanecem mais uniformemente distribuídos. Assim, mesmo gotas formadas a partir da mesma água oceânica podem se tornar quimicamente heterogêneas após o congelamento.

Os pesquisadores sugeriram que gotas grandes se formam nas profundezas das ventos subterrâneos, onde se movem lentamente, esfriando gradualmente. À medida que avançam em direção à superfície, elas congelam, permitindo que os sais se separem. Então, ao colidir com canais mais estreitos e com o fluxo de gás acelerado, as gotas congeladas se quebram em pequenas partículas, cada uma carregando um conjunto único de sais.

Este modelo muda a visão anterior de que o spray oceânico congela instantaneamente e imediatamente é expelido para o espaço. Agora acredita-se que o processo de congelamento pode levar um tempo significativo, e a diversidade química do gelo no anel E‑anel é uma consequência natural das diferentes velocidades de congelamento nas fendas subterrâneas.

Compreender esses mecanismos é importante não apenas para a interpretação dos dados da Cassini, mas também para avaliar a potencial habitabilidade dos oceanos subglaciais. Gradientes químicos que se formam durante a cristalização lenta podem criar microambientes adequados para a vida microbiana.

Fonte: ScienceDaily