Encélado

Encélado

Encélado fotografiado por la sonda Cassini en octubre de 2015 [a]
Descubrimiento
Descubierto por	Guillermo Herschel
Fecha de descubrimiento	28 de agosto de 1789 [1]
Designaciones
Designación	Saturno II
Pronunciación	/ ɛ n ˈ s ɛ l ə d ə s / [ 2]
Llamado en honor a	Ἐγκέλαδος Egkelados
Adjetivos	Enceladeano / ɛ n s ə ˈ l eɪ d i ə n / [3] [4]
Características orbitales
Semieje mayor	237 948  kilómetros [5]
Excentricidad	0,0047 [5] [6]
Periodo orbital (sideral)	1.370 218  días [5]
Inclinación	0,009° (al ecuador de Saturno) [5]
Satélite de	Saturno
Características físicas
Dimensiones	513,2 × 502,8 × 496,6 kilómetros [5] [7]
Radio medio	252,1 ± 0,2 kilómetros [7] [8] (0,0395 Tierras,0,1451 lunas)
Masa	(1,080 318 ± 0,000 28 ) × 10 20  kg [8] (1,8 × 10−5 Tierras)
Densidad media	1,6097 ± 0,0038 g/cm3 [ 8]
Gravedad superficial	0,113 m/s2 ( 0,0116 g )
Factor de momento de inercia	0,3305 ± 0,0025 [9]
Velocidad de escape	0,239 km/s (860,4 km/h) [5]
Periodo de rotación sinódica	Sincrónico
Inclinación axial	0
Albedo	1,375 ± 0,008 ( geométrico a 550 nm) [10] o0,81 ± 0,04  ( Enlace ) [11]
Temperatura de la superficie . mín. significar máximo Kelvin [12] 32,9  K 75 mil 145 kilógramos Celsius -240 °C -198 °C -128 °C
Magnitud aparente	11.7 [13]
Atmósfera
Presión superficial	Rastro, variabilidad espacial significativa [14] [15]
Composición por volumen	91% vapor de agua 4% nitrógeno 3,2% dióxido de carbono 1,7% metano [16]

Encélado es la sexta luna más grande de Saturno y la decimonovena más grande del Sistema Solar . Tiene unos 500 kilómetros (310 millas ) de diámetro, ^[5] aproximadamente una décima parte del de la luna más grande de Saturno , Titán . Está cubierto en su mayor parte por hielo fresco y limpio, lo que lo convierte en uno de los cuerpos más reflectantes del Sistema Solar. En consecuencia, su temperatura superficial al mediodía alcanza solo −198  °C (75,1  K ; −324,4  °F ), mucho más fría de lo que sería un cuerpo que absorbiera luz. A pesar de su pequeño tamaño, Encélado tiene una amplia variedad de características superficiales, que van desde regiones antiguas y muy llenas de cráteres hasta terrenos jóvenes y tectónicamente deformados .

Encélado fue descubierto el 28 de agosto de 1789 por William Herschel , ^{[1] [17] [18]} pero poco se sabía sobre él hasta que las dos naves espaciales Voyager , Voyager 1 y Voyager 2 , sobrevolaron Saturno en 1980 y 1981. ^[19] En 2005, la nave espacial Cassini inició múltiples sobrevuelos cercanos de Encélado, revelando su superficie y entorno con mayor detalle. En particular, Cassini descubrió columnas ricas en agua que emanaban de la región polar sur . ^[20] Los criovolcanes cerca del polo sur disparan chorros similares a géiseres de vapor de agua , hidrógeno molecular , otros volátiles y material sólido, incluidos cristales de cloruro de sodio y partículas de hielo, al espacio, con un total de unos 200 kilogramos (440 libras ) por segundo. ^{[15] [19] [21]} Se han identificado más de 100 géiseres. ^[22] Parte del vapor de agua vuelve en forma de "nieve"; el resto escapa y suministra la mayor parte del material que compone el anillo E de Saturno . ^{[23] [24]} Según los científicos de la NASA , las columnas son similares en composición a los cometas . ^[25] En 2014, la NASA informó que Cassini había encontrado evidencia de un gran océano subterráneo de agua líquida en el polo sur con un espesor de alrededor de 10 km (6 mi). ^{[26] [27] [28]} Desde entonces, la existencia del océano subterráneo de Encélado ha sido modelada y replicada matemáticamente. ^[29]

Estas observaciones de crioerupciones activas, junto con el hallazgo de calor interno que escapa y muy pocos (si es que hay alguno) cráteres de impacto en la región del polo sur, muestran que Encélado se encuentra actualmente geológicamente activo. Al igual que muchos otros satélites en los extensos sistemas de los planetas gigantes , Encélado participa en una resonancia orbital . Su resonancia con Dione excita su excentricidad orbital , que se ve amortiguada por las fuerzas de marea , que calientan su interior e impulsan la actividad geológica. ^[30]

Cassini realizó un análisis químico de las columnas de gas de Encélado y encontró evidencia de actividad hidrotermal , ^{[31] [32]} posiblemente responsable de una química compleja. ^[33] La investigación en curso sobre los datos de Cassini sugiere que el entorno hidrotermal de Encélado podría ser habitable para algunos de los microorganismos de los respiraderos hidrotermales de la Tierra , y que el metano encontrado en las columnas podría ser producido por dichos organismos. ^{[34] [35]}

Encélado fue descubierto por William Herschel el 28 de agosto de 1789, durante el primer uso de su nuevo telescopio de 1,2 m (47 pulgadas) 40 pies , entonces el más grande del mundo, en Observatory House en Slough , Inglaterra. ^{[18] [36]} Su débil magnitud aparente ( H _V = +11,7) y su proximidad al mucho más brillante Saturno y los anillos de Saturno hacen que Encélado sea difícil de observar desde la Tierra con telescopios más pequeños. Al igual que muchos satélites de Saturno descubiertos antes de la Era Espacial , Encélado fue observado por primera vez durante un equinoccio de Saturno, cuando la Tierra está dentro del plano de los anillos. En esos momentos, la reducción del resplandor de los anillos hace que las lunas sean más fáciles de observar. ^[37] Antes de las misiones Voyager, la vista de Encélado mejoró poco desde el punto observado por primera vez por Herschel. Solo se conocían sus características orbitales, con estimaciones de su masa , densidad y albedo .

Encélado recibe su nombre del gigante Encélado de la mitología griega . ^[1] El nombre, al igual que los nombres de cada uno de los primeros siete satélites de Saturno que se descubrieron, fue sugerido por el hijo de William Herschel, John Herschel, en su publicación de 1847 Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope . ^[38] Eligió estos nombres porque Saturno , conocido en la mitología griega como Cronos , era el líder de los Titanes .

Las características geológicas de Encélado reciben el nombre de la Unión Astronómica Internacional (UAI) en honor a personajes y lugares de la traducción de 1885 de Richard Francis Burton de El libro de las mil y una noches . ^[39] Los cráteres de impacto reciben el nombre de personajes, mientras que otros tipos de características, como las fosas (depresiones largas y estrechas), las dorsas (crestas), las planitiae ( llanuras ), los surcos (surcos largos y paralelos) y las rupes (acantilados) reciben el nombre de lugares. La UAI ha nombrado oficialmente 85 características de Encélado, la más reciente de las cuales es Samaria Rupes, anteriormente llamada Samaria Fossa. ^{[40] [41]}

Encélado es un satélite relativamente pequeño compuesto de hielo y roca. ^[42] Tiene forma de elipsoide escaleno ; sus diámetros, calculados a partir de imágenes tomadas por el instrumento ISS (Imaging Science Subsystem) de Cassini , son 513 km entre los polos subsaturnianos y antisaturnianos, 503 km entre los hemisferios anterior y posterior, y 497 km entre los polos norte y sur. ^[6]

Encélado tiene sólo una séptima parte del diámetro de la Luna de la Tierra . Ocupa el sexto lugar tanto en masa como en tamaño entre los satélites de Saturno, después de Titán ( 5150 km ), Rea ( 1530 km ), Jápeto ( 1440 km ), Dione ( 1120 km ) y Tetis ( 1050 km ). ^{[43] [44]}

Encélado es uno de los principales satélites interiores de Saturno junto con Dione , Tetis y Mimas . Orbita a 238.000 km (148.000 mi) del centro de Saturno y a 180.000 km (110.000 mi) de sus cimas nubosas, entre las órbitas de Mimas y Tetis. Orbita Saturno cada 32,9 horas, lo suficientemente rápido para que su movimiento pueda observarse en una sola noche de observación. Encélado se encuentra actualmente en una resonancia orbital de movimiento medio de 2:1 con Dione, completando dos órbitas alrededor de Saturno por cada órbita completada por Dione. ^[6]

Esta resonancia mantiene la excentricidad orbital de Encélado (0,0047), conocida como excentricidad forzada. Esta excentricidad no nula da como resultado la deformación de marea de Encélado. El calor disipado resultante de esta deformación es la principal fuente de calor para la actividad geológica de Encélado. ^[6] Encélado orbita dentro de la parte más densa del anillo E de Saturno , el más externo de sus anillos principales , y es la principal fuente de la composición material del anillo. ^[45]

Al igual que la mayoría de los satélites más grandes de Saturno, Encélado gira de manera sincronizada con su período orbital, manteniendo una cara apuntando hacia Saturno. A diferencia de la Luna de la Tierra , Encélado no parece librarse más de 1,5° sobre su eje de rotación. Sin embargo, el análisis de la forma de Encélado sugiere que en algún momento estuvo en una libración secundaria de giro-órbita forzada de 1:4. ^[6] Esta libración podría haber proporcionado a Encélado una fuente de calor adicional. ^{[30] [46] [47]}

Se ha demostrado que las columnas de Encélado, que son similares en composición a los cometas, ^[25] son ​​la fuente del material del anillo E de Saturno . ^[23] El anillo E es el anillo más ancho y exterior de Saturno (a excepción del tenue anillo de Febe ). Es un disco extremadamente ancho pero difuso de material microscópico helado o polvoriento distribuido entre las órbitas de Mimas y Titán . ^[48]

Los modelos matemáticos muestran que el anillo E es inestable, con una vida útil de entre 10.000 y 1.000.000 de años; por lo tanto, las partículas que lo componen deben reponerse constantemente. ^[49] Encélado está orbitando dentro del anillo, en su punto más estrecho pero de mayor densidad. En la década de 1980, algunos astrónomos sospecharon que Encélado era la principal fuente de partículas para el anillo. ^{[50] [51] [52] [53]} Esta hipótesis fue confirmada por los dos primeros sobrevuelos cercanos de Cassini en 2005. ^{[54] [55]}

El Analizador de Polvo Cósmico (CDA) "detectó un gran aumento en el número de partículas cerca de Encélado", lo que lo confirma como la fuente principal del anillo E. ^[54] El análisis de los datos del CDA y del INMS sugiere que la nube de gas que Cassini atravesó durante el encuentro de julio, y que se observó desde la distancia con su magnetómetro y UVIS, era en realidad una columna criovolcánica rica en agua, originada en respiraderos cerca del polo sur. ^[56]

La confirmación visual de la ventilación llegó en noviembre de 2005, cuando Cassini fotografió chorros de partículas heladas similares a géiseres que se elevaban desde la región polar sur de Encélado. ^{[6] [24]} (Aunque la columna había sido fotografiada antes, en enero y febrero de 2005, se requirieron estudios adicionales de la respuesta de la cámara en ángulos de fase altos, cuando el Sol está casi detrás de Encélado, y una comparación con imágenes equivalentes de ángulos de fase altos tomadas de otros satélites saturninos, antes de que esto pudiera confirmarse. ^[57] )

La Voyager 2 fue la primera sonda espacial que observó la superficie de Encélado en detalle, en agosto de 1981. El examen de las imágenes de mayor resolución resultantes reveló al menos cinco tipos diferentes de terreno, incluidas varias regiones de terreno craterizado, regiones de terreno liso (joven) y carriles de terreno escarpado que a menudo bordean las áreas lisas. ^[58] Se observaron extensas grietas lineales ^[59] y escarpes . Dada la relativa falta de cráteres en las llanuras lisas, es probable que estas regiones tengan menos de unos pocos cientos de millones de años. ^[60]

En consecuencia, Encélado debe haber estado activo recientemente con " vulcanismo de agua " u otros procesos que renuevan la superficie. ^[60] El hielo fresco y limpio que domina su superficie hace de Encélado el cuerpo más reflectante del Sistema Solar, con un albedo geométrico visual de 1,38 ^{[10] y} un albedo de Bond bolométrico de0,81 ± 0,04 . ^[11] Debido a que refleja tanta luz solar, su superficie solo alcanza una temperatura media al mediodía de -198 °C (-324 °F), algo más fría que otros satélites saturninos. ^[12]

Las observaciones realizadas durante tres sobrevuelos el 17 de febrero, el 9 de marzo y el 14 de julio de 2005 revelaron las características de la superficie de Encélado con mucho más detalle que las observaciones de la Voyager 2. Las suaves llanuras que había observado la Voyager 2 se resolvieron en regiones relativamente libres de cráteres llenas de numerosas crestas y escarpes pequeñas. Se encontraron numerosas fracturas dentro del terreno más antiguo y lleno de cráteres, lo que sugiere que la superficie ha estado sujeta a una gran deformación desde que se formaron los cráteres. ^[61]

Algunas áreas no contienen cráteres, lo que indica importantes eventos de renovación de la superficie en el pasado geológico reciente. Hay fisuras, llanuras, terreno ondulado y otras deformaciones de la corteza. Se descubrieron varias regiones adicionales de terreno joven en áreas que no fueron bien fotografiadas por ninguna de las sondas Voyager , como el extraño terreno cerca del polo sur. ^[6] Todo esto indica que el interior de Encélado es líquido hoy, aunque debería haber estado congelado hace mucho tiempo. ^[60]

La formación de cráteres por impacto es algo habitual en muchos cuerpos del Sistema Solar. Gran parte de la superficie de Encélado está cubierta de cráteres de distintas densidades y niveles de degradación. ^[62] Esta subdivisión de los terrenos craterizados en función de la densidad de cráteres (y, por lo tanto, de la edad de la superficie) sugiere que Encélado ha sido reconstruido en múltiples etapas. ^[60]

Las observaciones de Cassini permitieron observar con mayor detalle la distribución y el tamaño de los cráteres, y demostraron que muchos de ellos están muy degradados por la relajación viscosa y la fracturación . ^[63] La relajación viscosa permite que la gravedad, en escalas de tiempo geológicas, deforme los cráteres y otras características topográficas formadas en el hielo de agua, reduciendo la cantidad de topografía con el tiempo. La velocidad a la que esto ocurre depende de la temperatura del hielo: el hielo más cálido es más fácil de deformar que el hielo más frío y rígido. Los cráteres viscosamente relajados tienden a tener pisos abovedados , o se reconocen como cráteres solo por un borde circular elevado. El cráter Dunyazad es un excelente ejemplo de un cráter viscosamente relajado en Encélado, con un prominente piso abovedado. ^[64]

La Voyager 2 encontró varios tipos de características tectónicas en Encélado, incluyendo depresiones , escarpes y cinturones de surcos y crestas . ^[58] Los resultados de Cassini sugieren que la tectónica es el modo dominante de deformación en Encélado, incluyendo las grietas, uno de los tipos más dramáticos de características tectónicas que se observaron. Estos cañones pueden tener hasta 200 km de largo, 5-10 km de ancho y 1 km de profundidad. Estas características son geológicamente jóvenes, porque cortan otras características tectónicas y tienen un relieve topográfico pronunciado con afloramientos prominentes a lo largo de las caras de los acantilados. ^[65]

La evidencia de tectónica en Encélado también se deriva del terreno acanalado, que consiste en carriles de surcos y crestas curvilíneas. Estas bandas, descubiertas por primera vez por la Voyager 2 , a menudo separan llanuras suaves de regiones llenas de cráteres. ^[58] Los terrenos acanalados como los surcos de Samarcanda recuerdan al terreno acanalado en Ganimedes . A diferencia de los observados en Ganimedes, la topografía acanalada en Encélado es generalmente más compleja. En lugar de conjuntos paralelos de surcos, estos carriles a menudo aparecen como bandas de características en forma de cheurón alineadas de manera tosca. ^[63]

En otras áreas, estas bandas se curvan hacia arriba con fracturas y crestas que recorren toda la longitud de la formación. Las observaciones de Cassini de los surcos de Samarcanda han revelado manchas oscuras (de 125 y 750 m de ancho) ubicadas paralelas a las fracturas estrechas. Actualmente, estas manchas se interpretan como fosas de colapso dentro de estos cinturones de llanura con crestas. ^[63]

Además de fracturas profundas y surcos, Encélado tiene otros tipos de terreno tectónico. Muchas de estas fracturas se encuentran en bandas que atraviesan terreno craterizado. Estas fracturas probablemente se propagan sólo unos pocos cientos de metros hacia abajo en la corteza. Muchas probablemente han sido influenciadas durante su formación por el regolito debilitado producido por cráteres de impacto, que a menudo cambian el rumbo de la fractura que se propaga. ^{[63] [66]}

Otro ejemplo de características tectónicas en Encélado son los surcos lineales descubiertos por primera vez por la Voyager 2 y vistos con una resolución mucho mayor por Cassini . Estos surcos lineales se pueden ver atravesando otros tipos de terreno, como los cinturones de surcos y crestas. Al igual que las grietas profundas, se encuentran entre las características más jóvenes de Encélado. Sin embargo, algunos surcos lineales se han suavizado como los cráteres cercanos, lo que sugiere que son más antiguos. También se han observado crestas en Encélado, aunque no en la extensión de las vistas en Europa . Estas crestas son relativamente limitadas en extensión y tienen hasta un kilómetro de altura. También se han observado domos de un kilómetro de altura. ^[63] Dado el nivel de repavimentación encontrado en Encélado, está claro que el movimiento tectónico ha sido un impulsor importante de la geología durante gran parte de su historia. ^[65]

La Voyager 2 observó dos regiones de llanuras suaves . Generalmente tienen un relieve bajo y tienen muchos menos cráteres que en los terrenos craterizados, lo que indica una edad de superficie relativamente joven. ^[62] En una de las regiones de llanuras suaves, Sarandib Planitia , no se vieron cráteres de impacto hasta el límite de resolución. Otra región de llanuras suaves al suroeste de Sarandib está atravesada por varias depresiones y escarpes. Desde entonces, Cassini ha visto estas regiones de llanuras suaves, como Sarandib Planitia y Diyar Planitia con una resolución mucho mayor. Las imágenes de Cassini muestran estas regiones llenas de crestas y fracturas de bajo relieve, probablemente causadas por deformación por cizallamiento . ^[63] Las imágenes de alta resolución de Sarandib Planitia revelaron una serie de pequeños cráteres de impacto, que permiten una estimación de la edad de la superficie, ya sea 170 millones de años o 3.7 mil millones de años, dependiendo de la población de impactadores asumida. ^{[6] [b]}

La cobertura de superficie ampliada proporcionada por Cassini ha permitido la identificación de regiones adicionales de llanuras suaves, particularmente en el hemisferio principal de Encélado (el lado de Encélado que mira hacia la dirección del movimiento a medida que orbita Saturno). En lugar de estar cubierta de crestas de bajo relieve, esta región está cubierta de numerosos conjuntos entrecruzados de depresiones y crestas, similar a la deformación observada en la región del polo sur. Esta área está en el lado opuesto de Encélado de Sarandib y Diyar Planitiae, lo que sugiere que la ubicación de estas regiones está influenciada por las mareas de Saturno en Encélado. ^[67]

Las imágenes tomadas por Cassini durante el sobrevuelo del 14 de julio de 2005 revelaron una región distintiva, tectónicamente deformada, que rodea el polo sur de Encélado. Esta zona, que se extiende hasta los 60° de latitud sur, está cubierta de fracturas y crestas tectónicas. ^{[6] [68]} La zona tiene pocos cráteres de impacto de tamaño considerable, lo que sugiere que es la superficie más joven de Encélado y de cualquiera de los satélites helados de tamaño medio. El modelado de la tasa de formación de cráteres sugiere que algunas regiones del terreno del polo sur posiblemente tengan tan solo 500.000 años o menos. ^[6]

Cerca del centro de este terreno hay cuatro fracturas delimitadas por crestas, llamadas extraoficialmente " rayas de tigre ". ^[69] Parecen ser las características más jóvenes de esta región y están rodeadas de hielo de agua de grano grueso de color verde menta (en imágenes de color falso, UV-verde-IR cercano), visto en otras partes de la superficie dentro de afloramientos y paredes de fracturas. ^[68] Aquí el hielo "azul" está en una superficie plana, lo que indica que la región es lo suficientemente joven como para no haber sido cubierta por hielo de agua de grano fino del anillo E. [ ^70]

Los resultados del instrumento VIMS (espectrómetro de mapeo visual e infrarrojo) sugieren que el material de color verde que rodea las rayas de tigre es químicamente distinto del resto de la superficie de Encélado. El VIMS detectó hielo de agua cristalino en las rayas, lo que sugiere que son bastante jóvenes (probablemente de menos de 1000 años) o que el hielo de la superficie ha sido alterado térmicamente en el pasado reciente. ^[70] El VIMS también detectó compuestos orgánicos simples (que contienen carbono) en las rayas de tigre, una química que no se ha encontrado en ningún otro lugar de Encélado hasta ahora. ^[71]

Una de estas áreas de hielo "azul" en la región del polo sur fue observada en alta resolución durante el sobrevuelo del 14 de julio de 2005, revelando un área de extrema deformación tectónica y terreno en bloques, con algunas áreas cubiertas de rocas de 10 a 100 m de ancho. ^[72]

El límite de la región polar sur está marcado por un patrón de crestas y valles paralelos en forma de Y y de V. La forma, la orientación y la ubicación de estas características sugieren que son causadas por cambios en la forma general de Encélado. En 2006 había dos teorías sobre qué podría causar tal cambio en la forma: la órbita de Encélado podría haber migrado hacia el interior, lo que llevó a un aumento en la velocidad de rotación de Encélado. Tal cambio conduciría a una forma más achatada; ^[6] o una masa creciente de material cálido y de baja densidad en el interior de Encélado podría haber llevado a un cambio en la posición del terreno polar sur actual desde las latitudes medias meridionales de Encélado a su polo sur. ^[67]

En consecuencia, la forma elipsoide de la luna se habría ajustado para coincidir con la nueva orientación. Un problema de la hipótesis del aplanamiento polar es que ambas regiones polares deberían tener historias de deformación tectónica similares. ^[6] Sin embargo, la región polar norte está densamente llena de cráteres y tiene una edad superficial mucho más antigua que el polo sur. ^[62] Las variaciones de espesor en la litosfera de Encélado son una explicación de esta discrepancia. Las variaciones en el espesor de la litosfera están respaldadas por la correlación entre las discontinuidades en forma de Y y las cúspides en forma de V a lo largo del margen del terreno polar sur y la edad superficial relativa de las regiones de terreno no polar sur adyacentes. Las discontinuidades en forma de Y y las fracturas de tensión con tendencia norte-sur a las que conducen están correlacionadas con un terreno más joven con litosferas presumiblemente más delgadas. Las cúspides en forma de V están adyacentes a terrenos más antiguos y con más cráteres. ^[6]

Tras los encuentros de la Voyager con Encélado a principios de los años 1980, los científicos postularon que era geológicamente activo basándose en su superficie joven y reflectante y su ubicación cerca del núcleo del anillo E. ^[58] Basándose en la conexión entre Encélado y el anillo E, los científicos sospecharon que Encélado era la fuente de material en el anillo E, tal vez a través de la ventilación de vapor de agua. ^{[50] [51]} El primer avistamiento de Cassini de una columna de partículas heladas sobre el polo sur de Encélado provino de las imágenes del Subsistema de Ciencia de Imágenes (ISS) tomadas en enero y febrero de 2005, ^[6] aunque la posibilidad de un artefacto de la cámara retrasó un anuncio oficial.

Los datos del magnetómetro durante el encuentro del 17 de febrero de 2005 proporcionaron evidencia de una atmósfera planetaria. El magnetómetro observó una desviación o "envoltura" del campo magnético, consistente con la ionización local de gas neutro. ^[14] Durante los dos encuentros siguientes, el equipo del magnetómetro determinó que los gases en la atmósfera de Encélado están concentrados sobre la región polar sur, con una densidad atmosférica mucho menor lejos del polo. ^[14] A diferencia del magnetómetro, el Espectrógrafo de Imágenes Ultravioleta no detectó una atmósfera sobre Encélado durante el encuentro de febrero cuando miró sobre la región ecuatorial, pero sí detectó vapor de agua durante una ocultación sobre la región polar sur durante el encuentro de julio. ^[15] Cassini voló a través de esta nube de gas en algunos encuentros, lo que permitió que instrumentos como el espectrómetro de iones y masas neutras ( INMS ) y el analizador de polvo cósmico (CDA) muestrearan directamente la columna. (Véase la sección 'Composición'.) Las imágenes de noviembre de 2005 mostraron la fina estructura de la columna, revelando numerosos chorros (quizás emitiendo desde numerosos respiraderos distintos) dentro de un componente más grande y débil que se extendía casi 500 km (310 mi) desde la superficie. ^[56] Las partículas tienen una velocidad en masa de 1,25 ± 0,1 kilómetros por segundo (2.800 ± 220 millas por hora ), ^[73] y una velocidad máxima de 3,40 km/s (7.600 mph). ^{[74] La UVIS} de Cassini observó posteriormente chorros de gas que coincidían con los chorros de polvo vistos por la ISS durante un encuentro no dirigido con Encélado en octubre de 2007.

El análisis combinado de imágenes, espectrometría de masas y datos magnetosféricos sugiere que la columna polar sur observada emana de cámaras subterráneas presurizadas, similares a los géiseres o fumarolas de la Tierra . ^[6] Las fumarolas son probablemente la analogía más cercana, ya que la emisión periódica o episódica es una propiedad inherente de los géiseres. Se observó que las columnas de Encélado eran continuas con un margen de error de unos pocos. Se cree que el mecanismo que impulsa y sostiene las erupciones es el calentamiento por mareas. ^[75]

La intensidad de la erupción de los chorros polares del sur varía significativamente en función de la posición de Encélado en su órbita. Las columnas son aproximadamente cuatro veces más brillantes cuando Encélado está en apoápside (el punto de su órbita más distante de Saturno) que cuando está en periápside . ^{[76] [77] [78]} Esto es consistente con los cálculos geofísicos que predicen que las fisuras polares del sur están bajo compresión cerca del periápside, empujándolas hacia adentro, y bajo tensión cerca del apoápside, abriéndolas. ^[79] La tectónica de deslizamiento de rumbo también puede impulsar la extensión localizada a lo largo de zonas transtensionales alternas (laterales izquierda y derecha) (por ejemplo, cuencas de separación ) sobre las Rayas del Tigre, regulando así la actividad de los chorros dentro de estas regiones. ^[80]

Gran parte de la actividad de las columnas consiste en amplias erupciones en forma de cortina. Las ilusiones ópticas resultantes de una combinación de la dirección de observación y la geometría de las fracturas locales hacían que las columnas parecieran chorros discretos. ^{[81] [82] [83]}

El grado en que realmente se produce criovulcanismo es un tema de debate. En Encélado, parece que el criovulcanismo se produce porque las grietas llenas de agua se exponen periódicamente al vacío, y las grietas se abren y se cierran por las tensiones de marea. ^{[79] [84] [85]}

Antes de la misión Cassini , se sabía poco sobre el interior de Encélado. Sin embargo, los sobrevuelos de Cassini proporcionaron información para los modelos del interior de Encélado, incluida una mejor determinación de la masa y la forma, observaciones de alta resolución de la superficie y nuevos conocimientos sobre el interior. ^{[86] [87]}

Las estimaciones iniciales de masa de las misiones del programa Voyager sugirieron que Encélado estaba compuesto casi en su totalidad de hielo de agua. ^[58] Sin embargo, basándose en los efectos de la gravedad de Encélado en Cassini , se determinó que su masa era mucho mayor de lo que se pensaba anteriormente, lo que arrojó una densidad de 1,61 g /cm ³ . ^[6] Esta densidad es mayor que la de otros satélites helados de tamaño medio de Saturno, lo que indica que Encélado contiene un mayor porcentaje de silicatos y hierro .

Castillo, Matson et al. (2005) sugirieron que Jápeto y los otros satélites helados de Saturno se formaron relativamente rápido después de la formación de la subnebulosa saturniana, y por lo tanto eran ricos en radionucleidos de vida corta. ^{[88] [89]} Estos radionucleidos, como el aluminio-26 y el hierro-60 , tienen vidas medias cortas y producirían un calentamiento interior relativamente rápido. Sin la variedad de vida corta, el complemento de radionucleidos de vida larga de Encélado no habría sido suficiente para evitar la congelación rápida del interior, incluso con la fracción de masa de roca comparativamente alta de Encélado, dado su pequeño tamaño. ^[90]

Dada la relativamente alta fracción de masa de roca de Encélado, la mejora propuesta en ²⁶ Al y ⁶⁰ Fe daría como resultado un cuerpo diferenciado , con un manto helado y un núcleo rocoso . ^{[89] [91]} El calentamiento radiactivo y de marea posterior elevaría la temperatura del núcleo a 1000 K, suficiente para fundir el manto interior. Para que Encélado todavía esté activo, parte del núcleo también debe haberse derretido, formando cámaras de magma que se flexionarían bajo la tensión de las mareas de Saturno. El calentamiento de marea, como el de la resonancia con Dione o de la libración , habría mantenido estos puntos calientes en el núcleo y habría alimentado la actividad geológica actual. ^{[47] [92]}

Además de su masa y la geoquímica modelada , los investigadores también han examinado la forma de Encélado para determinar si está diferenciada. Porco, Helfenstein et al. (2006) utilizaron mediciones de extremidades para determinar que su forma, asumiendo el equilibrio hidrostático , es consistente con un interior indiferenciado, en contradicción con la evidencia geológica y geoquímica. ^[6] Sin embargo, la forma actual también respalda la posibilidad de que Encélado no esté en equilibrio hidrostático, y puede haber girado más rápido en algún momento del pasado reciente (con un interior diferenciado). ^[91] Las mediciones de gravedad de Cassini muestran que la densidad del núcleo es baja, lo que indica que el núcleo contiene agua además de silicatos. ^[93]

La evidencia de agua líquida en Encélado comenzó a acumularse en 2005, cuando los científicos observaron columnas que contenían vapor de agua que salían de su superficie polar sur, ^{[6] [94]} con chorros que movían 250 kg de vapor de agua cada segundo ^[94] a hasta 2189 km/h (1360 mph) hacia el espacio. ^[95] Poco después, en 2006, se determinó que las columnas de Encélado son la fuente del anillo E de Saturno . ^{[6] [54]} Las fuentes de partículas saladas se distribuyen uniformemente a lo largo de las rayas de tigre , mientras que las fuentes de partículas "frescas" están estrechamente relacionadas con los chorros de gas de alta velocidad. Las partículas "saladas" son más pesadas y en su mayoría caen de nuevo a la superficie, mientras que las partículas "frescas" rápidas escapan al anillo E, lo que explica su composición pobre en sal de 0,5-2% de sales de sodio en masa. ^[96]

Los datos gravimétricos de los sobrevuelos de Cassini en diciembre de 2010 mostraron que Encélado probablemente tiene un océano de agua líquida debajo de su superficie congelada, pero en ese momento se pensaba que el océano subterráneo se limitaba al polo sur. ^{[26] [27 ] [28] [97]} La ​​parte superior del océano probablemente se encuentra debajo de una plataforma de hielo de 30 a 40 kilómetros (19 a 25 millas) de espesor. El océano puede tener 10 kilómetros (6,2 millas) de profundidad en el polo sur. ^{[26] [98]}

Las mediciones del "bamboleo" de Encélado mientras orbita Saturno (llamado libración ) sugieren que toda la corteza helada está separada del núcleo rocoso y, por lo tanto, que hay un océano global debajo de la superficie. ^[99] La cantidad de libración (0,120° ± 0,014°) implica que este océano global tiene una profundidad de entre 26 y 31 kilómetros (16 a 19 millas). ^{[100] [101] [102] [103]} A modo de comparación, el océano de la Tierra tiene una profundidad promedio de 3,7 kilómetros. ^[102]

La sonda Cassini sobrevoló las columnas del sur en varias ocasiones para tomar muestras y analizar su composición. A fecha de 2019, los datos recopilados todavía se están analizando e interpretando. La composición salada de las columnas (-Na, -Cl, -CO _{3 ) indica que la fuente es un} océano salado subterráneo . ^[104]

El instrumento INMS detectó principalmente vapor de agua , así como trazas de nitrógeno molecular , dióxido de carbono , ^[16] y trazas de hidrocarburos simples como metano , propano , acetileno y formaldehído . ^{[105] [106]} La composición de las columnas, medida por el INMS, es similar a la observada en la mayoría de los cometas. ^[106] Cassini también encontró trazas de compuestos orgánicos simples en algunos granos de polvo, ^{[96] [107]} así como compuestos orgánicos más grandes como benceno ( C
₆yo
₆), ^[108] y compuestos orgánicos macromoleculares complejos de hasta 200 unidades de masa atómica , ^{[33] [109]} y al menos 15 átomos de carbono de tamaño. ^[110]

El espectrómetro de masas detectó hidrógeno molecular (H ₂ ) que estaba en "desequilibrio termodinámico" con los demás componentes, ^[111] y encontró trazas de amoníaco ( NH
₃). ^[112]

Un modelo sugiere que el océano salado de Encélado (-Na, -Cl, -CO _{3 ) tiene un} pH alcalino de 11 a 12. ^{[113] [114]} El alto pH se interpreta como una consecuencia de la serpentinización de la roca condrítica que conduce a la generación de H ₂ , una fuente geoquímica de energía que podría sustentar la síntesis tanto abiótica como biológica de moléculas orgánicas como las que se han detectado en las columnas de Encélado. ^{[113] [115]}

En 2019 se realizaron más análisis de las características espectrales de los granos de hielo en las columnas de hielo en erupción de Encélado. El estudio descubrió que probablemente había aminas portadoras de nitrógeno y oxígeno, con implicaciones significativas para la disponibilidad de aminoácidos en el océano interior. Los investigadores sugirieron que los compuestos de Encélado podrían ser precursores de "compuestos orgánicos biológicamente relevantes". ^{[116] [117]}

Durante el sobrevuelo del 14 de julio de 2005, el Espectrómetro Infrarrojo Compuesto (CIRS) detectó una región cálida cerca del polo sur. Las temperaturas en esta región oscilaban entre 85 y 90 K, con pequeñas áreas que mostraban temperaturas tan altas como 157 K (−116 °C), demasiado cálidas para ser explicadas por el calentamiento solar, lo que indica que partes de la región del polo sur se calientan desde el interior de Encélado. ^[12] Actualmente se acepta la presencia de un océano subterráneo bajo la región del polo sur, ^[118] pero no puede explicar la fuente del calor, con un flujo de calor estimado de 200 mW/m ² , que es aproximadamente 10 veces mayor que el del calentamiento radiogénico solo. ^[119]

Se han propuesto varias explicaciones para las elevadas temperaturas observadas y las columnas resultantes, incluyendo la ventilación de un depósito subterráneo de agua líquida, la sublimación del hielo, ^[120] la descompresión y disociación de clatratos y el calentamiento por cizallamiento, ^[121] pero aún no se ha establecido una explicación completa de todas las fuentes de calor que causan la producción de energía térmica observada en Encélado.

El calentamiento de Encélado se ha producido a través de varios mecanismos desde su formación. La desintegración radiactiva en su núcleo puede haberlo calentado inicialmente, ^[122] dándole un núcleo cálido y un océano subterráneo, que ahora se mantiene por encima del punto de congelación a través de mecanismos no identificados. Los modelos geofísicos indican que el calentamiento por mareas es una fuente de calor principal, tal vez ayudado por la desintegración radiactiva y algunas reacciones químicas que producen calor . ^{[123] [124] [125] [126]} Un estudio de 2007 predijo que el calor interno de Encélado, si se genera por fuerzas de marea, podría no ser mayor que 1,1 gigavatios, ^[127] pero los datos del espectrómetro infrarrojo de Cassini del terreno del polo sur durante 16 meses, indican que la potencia de calor interno generado es de aproximadamente 4,7 gigavatios, ^[127] y sugieren que está en equilibrio térmico. ^{[12] [70] [128]}

La potencia de salida observada de 4,7 gigavatios es difícil de explicar solo a partir del calentamiento de las mareas, por lo que la principal fuente de calor sigue siendo un misterio. ^{[6] [123]} La mayoría de los científicos creen que el flujo de calor observado en Encélado no es suficiente para mantener el océano subterráneo y, por lo tanto, cualquier océano subterráneo debe ser un remanente de un período de mayor excentricidad y calentamiento de las mareas, o el calor se produce a través de otro mecanismo. ^{[129] [130]}

El calentamiento por mareas se produce a través de los procesos de fricción de marea: la energía orbital y rotacional se disipa en forma de calor en la corteza de un objeto. Además, en la medida en que las mareas producen calor a lo largo de las fracturas, la libración puede afectar la magnitud y la distribución de dicho calentamiento por cizallamiento de marea. ^[47] La ​​disipación de la corteza de hielo de Encélado por mareas es significativa porque Encélado tiene un océano subterráneo. En noviembre de 2017 se publicó una simulación por computadora que utilizó datos de Cassini , e indica que el calor por fricción de los fragmentos de roca deslizantes dentro del núcleo permeable y fragmentado de Encélado podría mantener su océano subterráneo caliente durante miles de millones de años. ^{[131] [132] [133]} Se cree que si Encélado hubiera tenido una órbita más excéntrica en el pasado, las fuerzas de marea mejoradas podrían ser suficientes para mantener un océano subterráneo, de modo que una mejora periódica en la excentricidad podría mantener un océano subterráneo que cambie periódicamente de tamaño. ^[130]

Un análisis de 2016 afirmó que "un modelo de las rayas de tigre como ranuras flexionadas por las mareas que perforan la capa de hielo puede explicar simultáneamente la persistencia de las erupciones a través del ciclo de mareas, el desfase de fase y la salida de energía total del terreno de rayas de tigre, al tiempo que sugiere que las erupciones se mantienen en escalas de tiempo geológicas". ^[75] Los modelos anteriores sugieren que las perturbaciones resonantes de Dione podrían proporcionar los cambios de excentricidad periódicos necesarios para mantener el océano subterráneo de Encélado, si el océano contiene una cantidad sustancial de amoníaco . ^[6] La superficie de Encélado indica que toda la luna ha experimentado períodos de flujo de calor mejorado en el pasado. ^[134]

El modelo de calentamiento de "inicio en caliente" sugiere que Encélado comenzó como hielo y roca que contenía isótopos radiactivos de corta duración y rápida descomposición de aluminio , hierro y manganeso . Luego se produjeron enormes cantidades de calor a medida que estos isótopos se desintegraban durante unos 7 millones de años, lo que resultó en la consolidación de material rocoso en el núcleo rodeado por una capa de hielo. Aunque el calor de la radiactividad disminuiría con el tiempo, la combinación de radiactividad y fuerzas de marea del tirón gravitacional de Saturno podrían evitar que el océano subterráneo se congelara. ^[122]

La tasa actual de calentamiento radiogénico es de 3,2 × 10 ¹⁵ ergios/s (o 0,32 gigavatios), suponiendo que Encélado tiene una composición de materiales de hielo, hierro y silicato. ^[6] El calentamiento de los isótopos radiactivos de larga duración uranio -238, uranio-235 , torio -232 y potasio -40 dentro de Encélado añadiría 0,3 gigavatios al flujo de calor observado. ^[123] La presencia del océano subterráneo regionalmente grueso de Encélado sugiere un flujo de calor ≈10 veces mayor que el del calentamiento radiogénico en el núcleo de silicato. ^[73]

Como inicialmente no se encontró amoníaco en el material ventilado por INMS o UVIS, que podría actuar como anticongelante, se pensó que una cámara presurizada y calentada consistiría en agua líquida casi pura con una temperatura de al menos 270 K (−3 °C), porque el agua pura requiere más energía para fundirse.

En julio de 2009 se anunció que se habían encontrado rastros de amoníaco en las columnas durante los sobrevuelos de julio y octubre de 2008. ^{[112] [135]} Reducir el punto de congelación del agua con amoníaco también permitiría la desgasificación y una mayor presión de gas , ^[136] y se requeriría menos calor para alimentar las columnas de agua. ^[137] La ​​capa subterránea que calienta el hielo de agua superficial podría ser una suspensión de amoníaco y agua a temperaturas tan bajas como 170 K (−103 °C), y por lo tanto se requiere menos energía para producir la actividad de la columna. Sin embargo, el flujo de calor observado de 4,7 gigavatios es suficiente para alimentar el criovulcanismo sin la presencia de amoníaco. ^{[127] [137]}

Mimas , la más interna de las lunas redondas de Saturno y directamente interior a Encélado, es un cuerpo geológicamente muerto, aunque debería experimentar fuerzas de marea más fuertes que Encélado. Esta aparente paradoja se puede explicar en parte por las propiedades dependientes de la temperatura del hielo de agua (el componente principal de los interiores de Mimas y Encélado). El calentamiento por marea por unidad de masa se da por la fórmula

${\displaystyle q_{tid}={\frac {63\rho n^{5}r^{4}e^{2}}{38\mu Q}},}$

donde ρ es la densidad (de masa) del satélite, n es su movimiento orbital medio, r es el radio del satélite, e es la excentricidad orbital del satélite, μ es el módulo de corte y Q es el factor de disipación adimensional . Para una aproximación a la misma temperatura, el valor esperado de q _tid para Mimas es aproximadamente 40 veces el de Encélado. Sin embargo, los parámetros materiales μ y Q dependen de la temperatura. A altas temperaturas (cercanas al punto de fusión), μ y Q son bajos, por lo que el calentamiento por mareas es alto. El modelado sugiere que para Encélado, tanto un estado térmico "básico" de baja energía con poco gradiente de temperatura interna, como un estado térmico "excitado" de alta energía con un gradiente de temperatura significativo y la consecuente convección (actividad geológica endógena), una vez establecidos, serían estables. ^[138]

En el caso de Mimas, se espera que solo un estado de baja energía sea estable, a pesar de estar más cerca de Saturno. Por lo tanto, el modelo predice un estado de baja temperatura interna para Mimas (los valores de μ y Q son altos), pero un posible estado de mayor temperatura para Encélado (los valores de μ y Q son bajos). ^[138] Se necesita información histórica adicional para explicar cómo Encélado entró por primera vez en el estado de alta energía (por ejemplo, un calentamiento más radiogénico o una órbita más excéntrica en el pasado). ^[139]

La densidad significativamente mayor de Encélado en relación con Mimas (1,61 frente a 1,15 g/cm ³ ), lo que implica un mayor contenido de roca y un calentamiento más radiogénico en su historia temprana, también se ha citado como un factor importante para resolver la paradoja de Mimas. ^[140]

Se ha sugerido que para que un satélite helado del tamaño de Mimas o Encélado entre en un "estado excitado" de calentamiento y convección por mareas, necesitaría entrar en una resonancia orbital antes de perder demasiado de su calor interno primordial. Debido a que Mimas, al ser más pequeño, se enfriaría más rápidamente que Encélado, su ventana de oportunidad para iniciar la convección impulsada por resonancia orbital habría sido considerablemente más corta. ^[141]

Encélado está perdiendo masa a un ritmo de 200 kg/segundo. Si la pérdida de masa a este ritmo hubiera continuado durante 4,5 mil millones de años, el satélite habría perdido aproximadamente el 30% de su masa inicial. Se obtiene un valor similar suponiendo que las densidades iniciales de Encélado y Mimas eran iguales. ^[141] Esto sugiere que la tectónica en la región del polo sur probablemente esté relacionada principalmente con el hundimiento y la subducción asociada causada por el proceso de pérdida de masa. ^[142]

En 2016, un estudio sobre cómo deberían haber cambiado las órbitas de las lunas de Saturno debido a los efectos de las mareas sugirió que todos los satélites de Saturno hacia el interior de Titán, incluido Encélado (cuya actividad geológica se utilizó para derivar la fuerza de los efectos de las mareas en los satélites de Saturno), pueden haberse formado hace tan solo 100 millones de años. ^[143] Un estudio posterior de 2019 estimó que el océano tiene alrededor de mil millones de años. ^[144]

Encélado expulsa columnas de agua salada mezcladas con granos de arena rica en sílice, ^[145] nitrógeno (en amoníaco), ^[146] y moléculas orgánicas, incluidas trazas de hidrocarburos simples como el metano ( CH
₄), propano ( C
₃yo
₈), acetileno ( C
₂yo
₂) y formaldehído ( CH
₂O ), que son moléculas que contienen carbono. ^{[105] [106] [147]} Esto indica que la actividad hidrotermal —una fuente de energía— puede estar funcionando en el océano subterráneo de Encélado. ^{[145] [148]} Los modelos indican ^{[149] que el gran} núcleo rocoso es poroso, lo que permite que el agua fluya a través de él, transfiriendo calor y sustancias químicas. Esto fue confirmado por observaciones y otras investigaciones. ^{[150] [151] [152]} El hidrógeno molecular ( H
₂), una fuente geoquímica de energía que puede ser metabolizada por microbios metanógenos para proporcionar energía para la vida, podría estar presente si, como sugieren los modelos, el océano salado de Encélado tiene un pH alcalino debido a la serpentinización de la roca condrítica. ^{[113] [114] [115]}

La presencia de un océano salado global interno con un entorno acuático sustentado por patrones de circulación oceánica global, ^[150] con una fuente de energía y compuestos orgánicos complejos ^[33] en contacto con el núcleo rocoso de Encélado, ^{[27] [28] [153]} puede hacer avanzar el estudio de la astrobiología y el estudio de entornos potencialmente habitables para la vida extraterrestre microbiana . ^{[26] [97] [98] [154] [155] [156] Los resultados del modelado geoquímico sobre} el fósforo aún no detectado indican que la luna cumple con los requisitos potenciales de abiogénesis . ^{[157] [158]} Sin embargo, se han detectado fosfatos en una columna criovolcánica detectada por Cassini y se analiza en un artículo en la edición del 14 de junio de 2023 de Nature titulado "Detección de fosfatos originados en el océano de Encélado". ^[159]

La presencia de una amplia gama de compuestos orgánicos y amoníaco indica que su origen puede ser similar a las reacciones agua/roca que se sabe que ocurren en la Tierra y que se sabe que sustentan la vida. ^[160] Por lo tanto, se han propuesto varias misiones robóticas para explorar más a fondo Encélado y evaluar su habitabilidad. Algunas de las misiones propuestas son: Journey to Enceladus and Titan (JET), Enceladus Explorer (En-Ex), Enceladus Life Finder (ELF), Life Investigation For Enceladus (LIFE) y Enceladus Life Signatures and Habitability (ELSAH).

En junio de 2023, los astrónomos informaron que se había detectado la presencia de fosfatos en Encélado, completando así el descubrimiento de todos los ingredientes químicos básicos para la vida en la luna. ^{[159] [161]}

El 14 de diciembre de 2023, los astrónomos informaron del descubrimiento por primera vez, en las columnas de Encélado, de cianuro de hidrógeno , una posible sustancia química esencial para la vida tal como la conocemos, así como otras moléculas orgánicas , algunas de las cuales aún están por identificar y comprender mejor. Según los investigadores, "estos compuestos [recién descubiertos] podrían sustentar potencialmente las comunidades microbianas existentes o impulsar la síntesis orgánica compleja que conduce al origen de la vida ". ^{[162] [163]}

El 13 de abril de 2017, la NASA anunció el descubrimiento de una posible actividad hidrotermal en el fondo oceánico subterráneo de Encélado. En 2015, la sonda Cassini sobrevoló el polo sur de Encélado, a 48,3 km (30,0 mi) de la superficie, y atravesó una columna de humo. Un espectrómetro de masas a bordo detectó hidrógeno molecular (H2 ₎ en la columna y, tras meses de análisis, se llegó a la conclusión de que lo más probable es que el hidrógeno fuera el resultado de la actividad hidrotermal debajo de la superficie. ^[31] Se ha especulado que dicha actividad podría ser un potencial oasis de habitabilidad. ^{[164] [165] [166]}

La presencia de abundante hidrógeno en el océano de Encélado significa que los microbios, si es que existen allí, podrían usarlo para obtener energía combinando el hidrógeno con el dióxido de carbono disuelto en el agua . La reacción química se conoce como « metanogénesis » porque produce metano como subproducto, y está en la raíz del árbol de la vida en la Tierra , el lugar de nacimiento de toda la vida que se conoce que existe . ^{[167] [168]}

Las dos sondas Voyager obtuvieron las primeras imágenes de Encélado en primer plano. La Voyager 1 fue la primera en pasar por encima de Encélado, a una distancia de 202.000 km el 12 de noviembre de 1980. ^[169] Las imágenes adquiridas desde esta distancia tenían una resolución espacial muy pobre, pero revelaban una superficie altamente reflectante sin cráteres de impacto, lo que indicaba una superficie joven. ^[170] La Voyager 1 también confirmó que Encélado estaba incrustado en la parte más densa del difuso anillo E de Saturno . Combinado con la apariencia aparentemente joven de la superficie, los científicos de la Voyager sugirieron que el anillo E estaba formado por partículas expulsadas desde la superficie de Encélado. ^[170]

La Voyager 2 pasó más cerca de Encélado (87.010 km) el 26 de agosto de 1981, lo que permitió obtener imágenes de mayor resolución. ^[169] Estas imágenes mostraron una superficie joven. ^[58] También revelaron una superficie con diferentes regiones con edades superficiales muy diferentes, con una región de latitud media a alta del norte muy craterizada y una región ligeramente craterizada más cerca del ecuador. Esta diversidad geológica contrasta con la superficie antigua y muy craterizada de Mimas , otra luna de Saturno ligeramente más pequeña que Encélado. Los terrenos geológicamente jóvenes fueron una gran sorpresa para la comunidad científica, porque ninguna teoría era capaz de predecir que un cuerpo celeste tan pequeño (y frío, en comparación conla luna altamente activa de Júpiter , Ío ) pudiera mostrar signos de tal actividad.

Las respuestas a muchos de los misterios restantes de Encélado tuvieron que esperar hasta la llegada de la sonda Cassini el 1 de julio de 2004, cuando entró en órbita alrededor de Saturno. Dados los resultados de las imágenes de la Voyager 2 , Encélado fue considerado un objetivo prioritario por los planificadores de la misión Cassini , y se planificaron varios sobrevuelos dirigidos a menos de 1.500 km de la superficie, así como numerosas oportunidades "no dirigidas" a menos de 100.000 km de Encélado. Los sobrevuelos han proporcionado información significativa sobre la superficie de Encélado, así como el descubrimiento de vapor de agua con trazas de hidrocarburos simples que emanan de la geológicamente activa región del polo sur. ^[171]

Estos descubrimientos motivaron el ajuste del plan de vuelo de Cassini para permitir sobrevuelos más cercanos a Encélado, incluido un encuentro en marzo de 2008 que lo llevó a 48 km de la superficie. ^{[171] La misión extendida} de Cassini incluyó siete sobrevuelos cercanos a Encélado entre julio de 2008 y julio de 2010, incluidos dos pasos a solo 50 km en la segunda mitad de 2008. ^[172] Cassini realizó un sobrevuelo el 28 de octubre de 2015, pasando tan cerca como a 49 km (30 mi) y a través de una columna de humo. ^[173] Confirmación del hidrógeno molecular ( H
₂) sería una línea de evidencia independiente de que hay actividad hidrotermal en el fondo marino de Encélado, aumentando su habitabilidad. ^[115]

Cassini ha proporcionado pruebas sólidas de que Encélado tiene un océano con una fuente de energía, nutrientes y moléculas orgánicas, lo que convierte a Encélado en uno de los mejores lugares para el estudio de entornos potencialmente habitables para la vida extraterrestre. ^{[174] [175] [176]}

El 14 de diciembre de 2023, los astrónomos informaron del descubrimiento por primera vez, en las columnas de Encélado, de cianuro de hidrógeno , una posible sustancia química esencial para la vida tal como la conocemos, así como otras moléculas orgánicas , algunas de las cuales aún están por identificar y comprender mejor. Según los investigadores, "estos compuestos [recién descubiertos] podrían sustentar potencialmente las comunidades microbianas existentes o impulsar la síntesis orgánica compleja que conduce al origen de la vida ". ^{[162] [163]}

Los descubrimientos que Cassini hizo en Encélado han impulsado estudios sobre conceptos de misiones de seguimiento, incluyendo un sobrevuelo de la sonda ( Journey to Enceladus and Titan o JET) para analizar los contenidos de la columna in situ , ^{[177] [178]} un módulo de aterrizaje del Centro Aeroespacial Alemán para estudiar el potencial de habitabilidad de su océano subterráneo ( Enceladus Explorer ), ^{[179] [180] [181]} y dos conceptos de misión orientados a la astrobiología ( Enceladus Life Finder ^{[182] [183]} ​​y Life Investigation For Enceladus (LIFE)). ^{[146] [174] [184] [185]}

En 2008, la Agencia Espacial Europea (ESA) estaba evaluando conceptos para enviar una sonda a Encélado en una misión que se combinaría con los estudios de Titán: Titan Saturn System Mission (TSSM). ^[186] TSSM era una propuesta conjunta de la NASA y la ESA de clase insignia para la exploración de las lunas de Saturno , con un enfoque en Encélado, y competía con la propuesta de Europa Jupiter System Mission (EJSM) por financiación. En febrero de 2009, se anunció que la NASA y la ESA habían dado prioridad a la misión EJSM por delante de TSSM, ^[187] aunque TSSM seguirá siendo estudiada y evaluada.

En noviembre de 2017, el multimillonario ruso Yuri Milner expresó su interés en financiar una "misión de bajo costo y financiada con fondos privados a Encélado que pueda lanzarse relativamente pronto". ^{[188] [189]} En septiembre de 2018, la NASA y Breakthrough Initiatives , fundada por Milner, firmaron un acuerdo de cooperación para la fase de concepto inicial de la misión. ^[190] La nave espacial sería de bajo costo, baja masa y se lanzaría a alta velocidad en un cohete asequible. La nave espacial sería dirigida a realizar un solo sobrevuelo a través de las columnas de Encélado para tomar muestras y analizar su contenido en busca de biofirmas . ^{[191] [192]} La NASA proporcionó experiencia científica y técnica a través de varias revisiones, desde marzo de 2019 hasta diciembre de 2019. ^[193]

En 2022, la Encuesta Decenal de Ciencia Planetaria de la Academia Nacional de Ciencias recomendó que la NASA priorizara su concepto de sonda más reciente, el Enceladus Orbilander , como una misión de clase Flagship , junto con sus conceptos más nuevos para una misión de retorno de muestras de Marte y el Uranus Orbiter and Probe . El Enceladus Orbilander se lanzaría en un cohete igualmente asequible, pero costaría alrededor de $ 5 mil millones y estaría diseñado para soportar dieciocho meses en órbita inspeccionando las columnas de Encelado antes de aterrizar y pasar dos años terrestres realizando investigaciones de astrobiología de superficie. ^[194]

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