El océano de Mimas podría deberse a la excentricidad orbital

Cráter de Herschel (en Mimas, una luna de Saturno)

Un cambio en la órbita de Mimas podría explicar la presencia de un enorme océano en su interior. Este satélite de Saturno, conocido porque su aspecto recuerda al de la Estrella de la Muerte, de Star Wars (debido a un gran impacto en su superficie) se ha convertido en un lugar de lo más intrigante…

El océano de Mimas podría estar relacionado con su órbita

Un grupo de investigadores plantea que Mimas, uno de los satélites de Saturno, pudo obtener el océano que oculta bajo su superficie gracias a que se produjo un cambio en su órbita. Concretamente, en su excentricidad orbital. Este concepto describe cómo de circular (o elíptica) es la órbita de un objeto alrededor de otro. A medida que la excentricidad orbital de Mimas se redujo (es decir, su órbita se volvió más circular), hasta llegar a su nivel presente, su corteza de hielo se fundió y perdió espesor, dando lugar al océano que oculta bajo su superficie.

Mimas visto por la sonda Cassini. Crédito: NASA / JPL

En un trabajo anterior, los investigadores explicaban que, para que Mimas pueda tener un océano en el presente, debió tener una corteza de hielo mucho más espesa en el pasado. Pero, como en el pasado la excentricidad de su órbita sería más elevada, el mecanismo para pasar de una corteza de hielo espesa a una más delgada no estaba demasiado claro. En el nuevo estudio que han publicado, explican que sí existe una manera de pasar de un espesor a otro. Es posible que la corteza esté perdiendo espesor al tiempo que la excentricidad orbital se reduce.

Se debe al calentamiento de marea (producto de la interacción gravitacional) y, teniendo en cuenta su origen, también implica que el océano, desde la perspectiva geológica, tiene que ser muy joven. La excentricidad, añaden, es el mecanismo que provoca el calentamiento de marea. En el caso de Mimas, ahora mismo es muy alta en comparación a la excentricidad de otros satélites que albergan océanos en su interior (como es el caso de Encélado, que también orbita en torno a Saturno). Por lo que es evidente que se trata de un factor clave.

El calentamiento de marea es el motor del océano

Los investigadores plantean que el calentamiento de marea es la fuente de calor responsable de esa pérdida de espesor de la corteza de hielo de Mimas. Sin embargo, añaden, el calentamiento de marea no es energía gratuita. A medida que se funde la corteza, elimina energía de la órbita de Mimas. Esto provoca que la excentricidad se reduzca y que llegue un momento en el que se circularice por completo. Al suceder, todo el mecanismo se apaga. Han logrado determinar, incluso, cuándo debió comenzar el proceso de fundido de la corteza.

Debió suceder cuando la excentricidad de Mimas era entre el doble y el triple del valor actual. Una corteza de hielo que haya estado fundiéndose a lo largo de los últimos 10 millones de años encaja con su geología. Generalmente, cuando hablamos de mundos que albergan océanos bajo sus superficies, no vemos muchos cráteres en su superficie. Esto se debe a que la superficie se renueva y los borra constantemente. Esto se ha observado en Europa y en el polo sur de Encélado. La presencia del gigantesco cráter Herschel en Mimas no encaja en esta imagen.

El cráter tiene un pico central y su interior no está perturbado. Esto obliga a que la corteza del satélite fuese más espesa en el pasado, cuando se formó el cráter. Para obtener la morfología del cráter que se ha observado, los investigadores calculan que la corteza de Mimas debía tener, como mínimo, un espesor de 55 kilómetros cuando se produjo el impacto que llevó a la formación del cráter Herschel. Los cráteres, en este sentido, resultan útiles porque pueden aportar pistas sobre la presencia de un océano y el espesor del hielo, por medio de su aspecto.

Mimas es un satélite pequeño (a pesar de que tenga un océano)

Aspectos como la proporción entre el diámetro del cráter y su profundidad, o la existencia de un pico central son datos muy útiles en este tipo de trabajos. Mimas tiene un radio de apenas 198 kilómetros. El espesor de su hidrosfera exterior, compuesta por hielo y líquido, se calcula que es de unos 70 kilómetros. La estimación actual del espesor de la corteza de hielo es de entre 20 y 30 kilómetros, fijándose en fenómenos como la precesión. Es decir, el movimiento de rotación que describe el eje de un objeto que gira sobre sí mismo.

El cráter Herschel, de Mimas, visto de cerca. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI/CICLOPS/Kevin M. Gill

O, dicho de otro modo, la dirección en la que apunta el eje de rotación de un objeto (Mimas, en este caso) con el paso del tiempo. Fijándose en la libración (un ligero bamboleo en el ritmo de rotación del satélite, que hace que parezca moverse hacia delante y detrás, y que podemos observar en la Luna) la estimación es algo más pequeña, de entre 24 y 31 kilómetros. Esto deja un océano que tiene entre 40 y 45 kilómetros de profundidad. Por debajo, habría un núcleo rocoso. Todo esto apunta a que Mimas se encuentra en un momento muy especial.

Para poder explicar su excentricidad actual y el espesor de la corteza de hielo, que se obtiene al fijarse en la libración, los investigadores creen que todo el proceso debió comenzar hace como mucho 25 millones de años. Es decir, hasta hace entre 10 y 25 millones de años, Mimas estaba completamente congelado. En ese momento, su corteza de hielo comenzó a fundirse, dando lugar a la formación de su océano interior. Si bien todavía se está investigando qué fue lo que cambió para desencadenar esta época de fundido…

Estudio

El estudio es A. Rhoden, M. Walker, M. Rudolph et al.; «The evolution of a young ocean within Mimas». Publicado en la revista Earth and Planetary Science Letters el 13 de abril de 2024. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys

Alex Riveiro: Divulgador científico. Autor de "Hacia las estrellas: una breve guía del universo", "Más allá de las estrellas: ¿estamos solos en el universo?" y la saga de ciencia ficción "Ecos de un futuro distante". Colaborador en eltiempo.es y Otros Mundos. También en Twitter, YouTube, Twitch e iVoox.
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