Os jatos de gelo de Encélado, lua de Saturno, separam os sais do oceano escondido em grãos quase puros, e um estudo novo explica por que a sonda Cassini achou uma mistura tão estranha
Durante 13 anos, a sonda Cassini recolheu grãos de gelo cuspidos por Encélado, a lua de Saturno que esconde um oceano. Os grãos salgados vinham com uma mistura difícil de explicar, e um estudo publicado na sexta (25) mostra de onde ela vem. A resposta está no caminho que a água faz até o espaço.
Jatos de gelo saindo das rachaduras do polo sul de Encélado, em imagem divulgada pela NASA em 2010. Foto: NASA/JPL/Space Science Institute.
Encélado é uma lua gelada de Saturno com um oceano de água salgada debaixo da crosta. Pelas rachaduras do polo sul, ela solta jatos de vapor e grãos de gelo que vão parar num dos anéis do planeta, o anel E.
Entre 2004 e 2017, o analisador de poeira da sonda Cassini mediu a composição desses grãos, um por um. Uma equipe liderada por Frank Postberg, da Universidade Livre de Berlim, com participação de Yasuhito Sekine, do instituto ELSI, no Japão, reexaminou 961 grãos salgados. O resultado saiu na revista Science Advances em 25 de setembro.
O esperado era que cada grão fosse uma amostra do mesmo mar, com a mesma receita de sais. Não foi o que apareceu.
Sem rodeio: as gotas do oceano sobem devagar pelas rachaduras, congelam aos poucos e cada sal cristaliza numa temperatura diferente; depois elas batem nas paredes em alta velocidade e se quebram em pedaços que carregam, quase sempre, um sal só. A separação dos sais no congelamento foi reproduzida em laboratório.
O que a Cassini achou de estranho nos grãos de gelo?
Os grãos analisados têm de 0,4 a 4 micrômetros, milésimos de milímetro. Alguns vinham carregados de cloreto de sódio, o sal de cozinha. Outros traziam carbonato, outros fosfato, outros cloreto de potássio. Os dois sais mais comuns, cloreto e carbonato, quase nunca apareceram no mesmo grão.
Os números do estudo mostram o tamanho da esquisitice. Entre 858 grãos ricos em sódio, só 12 tinham os dois sais juntos, 1,4% do total. Se a mistura fosse ao acaso, seriam uns 88. Os grãos de fosfato nunca mostraram cloreto nem carbonato, e os ricos em potássio só aparecem como cloreto.
Não seriam oceanos diferentes debaixo do gelo?
Essa foi a primeira hipótese descartada. Os autores consideram muito improvável que existam reservatórios de água com composições tão diferentes alimentando partes diferentes da pluma. Sódio e potássio, por exemplo, ficam dissolvidos juntos na água quando ela reage com a rocha.
Um oceano pobre em sódio e rico em potássio não se forma desse jeito. A explicação teria de estar no caminho que a água faz até o espaço.
A gota congela em degraus
Os pesquisadores fizeram gotas de 15, 200 e 1.000 micrômetros com uma água salgada parecida com a de Encélado e congelaram em ritmos de 1 °C por minuto até mais de 1.000 °C por minuto.
Um cálculo químico mostrou a ordem: fosfatos cristalizam perto de −1 °C, carbonatos a partir de −4 °C, o bicarbonato perto de −20 °C e os cloretos só entre −22,5 °C e −24 °C.
Quando o frio vem devagar, abaixo de 20 °C por minuto, cada sal forma sua ilha dentro da gota. No congelamento relâmpago, tudo fica misturado. Pelas nossas contas, a 10 °C por minuto a gota leva uns 2,3 minutos para descer de −1 °C a −24 °C; a 1.000 °C por minuto, 1,4 segundo.
Como Encélado transforma uma gota em vários grãos de um sal só?
No modelo usado pela equipe, a água fica a cerca de 1,5 km de profundidade e sobe por uma rachadura até a superfície. Lá embaixo, o gás anda a poucos metros por segundo; perto da saída, a algumas centenas. É essa lentidão no fundo que dá tempo para a gota congelar em degraus.
Perto da boca da rachadura, os grãos voam rápido e batem nas paredes.
Testes com gelo mostram que, a 100 metros por segundo (360 km/h), grãos a partir de 9 micrômetros já se partem. Parte do material escapa acima de 239 metros por segundo, cerca de 860 km/h, a velocidade para fugir da gravidade de Encélado, e vai para o anel de Saturno.
A gota grande, com seus sais em ilhas, tende a rachar nas fronteiras entre o gelo e o sal, os pontos mais fracos. Sobram pedacinhos quase puros, como os que a Cassini mediu.
Por que isso importa para a busca por vida fora da Terra
O mesmo mecanismo vale para o que for raro no oceano. Uma substância rara não sai espalhada em traços por todos os grãos: sai concentrada em poucos, segundo os autores. O fosfato, por exemplo, só apareceu em 9 grãos, num conjunto de mais de 7.300 grãos de todos os tipos.
Para uma futura sonda que atravesse a pluma atrás de moléculas orgânicas, isso muda a estratégia. Em vez de procurar uma pitada diluída em tudo, vale medir muitos grãos, um a um, atrás dos poucos que carregam o ingrediente em alta concentração.
O que o estudo ainda não prova
O mecanismo é uma proposta, sustentada por experimentos feitos na Terra com água parecida com a de Encélado e por cálculos. Ninguém viu uma gota congelar dentro da lua.
Há pontas soltas que os próprios autores apontam. Quase todos os grãos mostram hidróxidos, e o cálculo químico não prevê esse sal. Nos experimentos, a equipe viu indícios de que ele se forma quando o gás carbônico escapa da gota no fim do congelamento, hipótese que ainda precisa ser testada.
O microscópio usado também enxerga detalhes um pouco maiores do que os depósitos de sal de um grão real.
A Cassini terminou a missão em 2017, então os dados são os mesmos de antes, lidos de outro jeito. A confirmação depende de uma nova visita à lua.
Uma lua que joga o oceano para fora
Encélado manda amostras do próprio oceano para o espaço, sem ninguém precisar perfurar a crosta de gelo. Você mandaria uma sonda só para atravessar esses jatos?
Aqui no site, tem também quando Saturno fica mais fácil de ver no céu, a viagem de 7 horas e 50 minutos da Crew-13 até a estação espacial e a nova cratera que apareceu na Lua.
Perguntas rápidas
O que é Encélado?
É uma lua gelada de Saturno. Debaixo da crosta de gelo existe um oceano de água salgada, e pelas rachaduras do polo sul saem jatos de vapor e grãos de gelo que alimentam o anel E do planeta.
Por que os grãos de gelo de Encélado têm sais diferentes?
Segundo o estudo, as gotas do oceano congelam devagar dentro das rachaduras, e cada sal cristaliza numa temperatura, em pontos separados da gota. Depois, as gotas batem nas paredes a centenas de metros por segundo e se quebram em pedacinhos, cada um com um sal só.
O estudo encontrou vida em Encélado?
Não. O trabalho trata de sais e de como os grãos se formam. A consequência para a busca por vida é prática: substâncias raras, como moléculas orgânicas, devem sair concentradas em poucos grãos, o que ajuda uma futura sonda a procurar.
