Uma nova hipótese sobre a origem do oceano subterrâneo da lua de Saturno, Mimas

Há alguns meses, estudos revelaram a presença de um oceano global de água líquida sob a crosta craterizada da lua Mimas, de Saturno. A confirmação veio de uma análise de suas mudanças orbitais e interações de maré com o gigante gasoso. Os cientistas sugeriram que a idade deste oceano não excede 25 milhões de anos. No entanto, suas origens permaneceram um mistério.

Agora, um estudo do Planetary Science Institute (PSI) está explorando sua possível evolução. Em particular, sugere-se que, devido à atração de Saturno através de um mecanismo conhecido como aquecimento de maré, a órbita de Mimas tornou-se menos excêntrica ao longo do tempo. Como resultado, a crosta gelada da lua derreteu e afinou, e um enorme oceano se formou em seu interior.

Os resultados sugerem que esse processo começou quando a excentricidade de Mimas era de duas a três vezes seu valor atual. Ou seja, o oceano era ainda mais jovem do que se pensava: deve ter se formado nos últimos 10-15 milhões de anos.

Da crosta congelada de Mimas a um oceano de água líquida

O raio de Mimas é de pouco menos de 200 quilômetros. A superfície é fortemente recortada por crateras e tem poucas outras características geológicas. A limitada atividade geológica identificada até agora era consistente com a ideia de que seu interior estava completamente congelado e permaneceu assim durante a maior parte de sua história.

Entretanto, medidas dos parâmetros orbitais de Mimas pela sonda Cassini indicam a presença de um ambiente interno diferenciado. Em particular, a espessura da hidrosfera externa, composta por gelo e líquidos, é estimada em cerca de 70 quilômetros. E as estimativas atuais da espessura da camada de gelo são:

• 20-30 quilômetros, dependendo da precessão (movimento rotacional do eixo do satélite).
• De 24 a 31 quilômetros é uma faixa mais estreita baseada na libração (uma pequena flutuação na velocidade de rotação do satélite).
• Nos 40-45 quilômetros restantes há um oceano profundo de água líquida.

Ilustração da evolução da concha de gelo de Mimas, onde as mudanças na espessura (eixo y) ficam atrás da diminuição da excentricidade (eixo x invertido). No lado direito do gráfico, o tempo aumenta e a excentricidade diminui.

A origem do oceano com menos de 15 milhões de anos

A presença de um oceano no interior de Mimas hoje significa que a excentricidade de Mimas era maior no passado e diminuiu para seu valor atual à medida que a energia se dissipa no interior. A excentricidade é o que impulsiona o aquecimento das marés: no momento, para Mimas, ainda é muito alto em comparação com outras luas oceânicas ativas, como a vizinha Encélado.

"Acreditamos que o aquecimento das marés é a fonte de calor responsável pelo afinamento atual da casca", diz Matthew E. Walker, cientista sênior do PSI. "O aquecimento das marés, no entanto, não é energia livre, então, à medida que a casca derrete, ela retira energia da órbita, reduzindo sua excentricidade até se tornar circular."

O início do derretimento, de acordo com os cálculos dos pesquisadores, deve ter ocorrido quando a excentricidade de Mimas era 2,5-3 vezes maior do que seu valor atual. Até este ponto, cerca de 10 milhões de anos atrás, Mimas estava completamente congelada.

A situação continuaria a se desenrolar hoje: a concha continuaria a se afinar e o oceano se tornaria maior, novamente devido ao aquecimento das marés causado pela interação com Saturno. "O que mudou para desencadear essa época de derretimento ainda está sendo estudado", disse Walker, acrescentando: "Podemos observar Mimas em um momento particularmente interessante".

O artigo, publicado na revista Earth and Planetary Science Letters, pode ser encontrado aqui.