Enceladus, luna lui Saturn, este o coajă înghețată înfășurată în jurul unui ocean global, iar lângă polul său sudic, fisurile din crustă aruncă vapori de apă și particule de gheață în spațiu ca un gheizer care nu a primit niciodată memoriul despre instalațiile sanitare interioare. Acele particule le oferă oamenilor de știință o modalitate de a studia un ocean extraterestru fără să foreze prin kilometri de gheață, ceea ce e convenabil pentru că nimeni nu are un burghiu atât de lung.

O echipă internațională care include cercetători de la Earth-Life Science Institute (ELSI) de la Institute of Science Tokyo a investigat acum ce se întâmplă cu apa acelui ocean pe măsură ce călătorește de sub suprafață și ajunge, în cele din urmă, să formeze micile grăunți de gheață detectați în spațiu.

Între 2004 și 2017, Cosmic Dust Analyzer de pe nava spațială Cassini a NASA a măsurat compoziția particulelor individuale de gheață din inelul E al lui Saturn, care este alimentat continuu cu material eruptiv de pe Enceladus. O echipă condusă de prof. Frank Postberg de la Freie Universität Berlin a examinat 961 de spectre de masă de la grăunți bogați în sare, cunoscuți ca particule de Tip 3. Dacă grăunții ar fi simple mostre mici din aceeași apă oceanică, oamenii de știință s-ar putea aștepta ca aceștia să conțină amestecuri de săruri în linii mari similare. În schimb, unii erau deosebit de bogați în clorură de sodiu, în timp ce alții conțineau cantități mai mari de carbonați, fosfați sau clorură de potasiu. Un tipar deosebit de izbitor: clorura și carbonatul apăreau rar împreună în aceeași particulă bogată în sodiu.

Asta a ridicat o enigmă de bază. Dacă toți acești grăunți proveneau din același ocean, de ce compozițiile lor chimice diferă atât de mult? E echivalentul în știința planetară al faptului de a comanda aceeași supă la același restaurant și de a primi condimente complet diferite de fiecare dată.

Pentru a explora această întrebare, profesorul Yasuhito Sekine și colegii săi de la ELSI au creat picături de laborator conținând principalele săruri despre care se crede că sunt prezente în oceanul lui Enceladus. Cercetătorii au congelat picături de diferite dimensiuni în diferite condiții de răcire, apoi au studiat cum au fost distribuite elementele chimice odată ce picăturile s-au solidificat. Rezultatele au arătat că viteza de congelare joacă un rol major.

În picături de aproximativ 200 de micrometri diametru, sărurile s-au separat în regiuni diferite când congelarea a avut loc relativ lent, la aproximativ 10 K pe minut sau mai puțin. Când picăturile au congelat mai rapid, ingredientele lor chimice au rămas mult mai uniform amestecate.

„Ceea ce ne-a surprins a fost că diversitatea observată de Cassini putea apărea din picături provenind în esență din aceeași apă oceanică”, a spus Sekine. „Experimentele noastre arată că atunci când picături oceanice relativ mari îngheață lent, diferite săruri se pot separa în interiorul lor. Dacă acele picături înghețate sunt ulterior sparte, ele pot produce grăunți de gheață mult mai mici, fiecare cu compoziții chimice foarte diferite.”

Descoperirile pot dezvălui, de asemenea, ceva despre ceea ce se întâmplă în interiorul crustei de gheață a lunii. Studiile anterioare presupuneau în general că spray-ul de apă de mare de pe Enceladus îngheață rapid și se deplasează rapid spre spațiu la scurt timp după ce părăsește oceanul. Noile experimente indică un scenariu diferit: picăturile s-ar putea deplasa inițial mult mai lent prin sistemul de evacuarare subteran, urmând căi complicate prin fisurile din gheață înainte de a se apropia de suprafață.

Cercetătorii sugerează că spray-ul oceanic formează mai întâi picături cu dimensiuni de la zeci la sute de micrometri. Pe măsură ce acele picături se deplasează lent prin secțiunile mai adânci ale evacuarilor, ele îngheață treptat, oferind sărurilor suficient timp să se separe în regiuni diferite. Mai aproape de suprafață, condițiile se schimbă. Gazul începe să se miște mai repede, iar picăturile înghețate pot lovi pereții canalelor înguste de gheață cu viteză mare. Acele coliziuni pot sparge picăturile în bucăți mult mai mici. Fiecare fragment poate proveni dintr-o regiune diferită bogată în sare din picătura înghețată originală, creând grăunți cu compoziții chimice foarte diferite. Acele fragmente pot apoi să scape în spațiu și să devină parte din inelul E al lui Saturn.

„Cass