Impresión artística de la nave espacial Cassini volando a través de penachos que brotan del polo sur de la luna Encelado de Saturno. Estas columnas se parecen mucho a los géiseres y arrojan una combinación de vapor de agua, granos de hielo, sales, metano y otras moléculas orgánicas. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Interacción entre las plumas lunares y el sistema de anillos de Saturno explorado con Webb

Enceladus – una pequeña luna helada de[{» attribute=»»>Saturn—is one of the most intriguing objects in the search for signs of life beyond our own planet.

Under a crust of ice lies a global ocean of salty water. Jets, supplied by that ocean, gush from the surface of the moon and feed into the entire system of Saturn. NASA’s James Webb Space Telescope’s long-awaited first look at this ocean world is already revealing staggering new details about the moon — including a plume of water vapor that spouts out more than 20 times the size of the moon itself.

An image from NASA’s James Webb Space Telescope’s NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) shows a water vapor plume jetting from the southern pole of Saturn’s moon Enceladus, extending out more than 20 times the size of the moon itself. The inset, an image from the Cassini orbiter, emphasizes how small Enceladus appears in the Webb image compared to the water plume. Credit: NASA, ESA, CSA, Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

Webb Space Telescope Maps Surprisingly Large Plume Jetting From Saturn’s Moon Enceladus

A water vapor plume from Saturn’s moon Enceladus spanning more than 6,000 miles – nearly the distance from Los Angeles, California to Buenos Aires, Argentina – has been detected by researchers using NASA’s James Webb Space Telescope. Not only is this the first time such a water emission has been seen over such an expansive distance, but Webb is also giving scientists a direct look, for the first time, at how this emission feeds the water supply for the entire system of Saturn and its rings.

Enceladus, an ocean world about four percent the size of Earth, just 313 miles across, is one of the most exciting scientific targets in our solar system in the search for life beyond Earth. Sandwiched between the moon’s icy outer crust and its rocky core is a global reservoir of salty water. Geyser-like volcanos spew jets of ice particles, water vapor, and organic chemicals out of crevices in the moon’s surface informally called ‘tiger stripes.’

Previously, observatories have mapped jets hundreds of miles from the moon’s surface, but Webb’s exquisite sensitivity reveals a new story.

Los investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA descubrieron recientemente una columna que se eleva desde el polo sur de la luna más de 20 veces el tamaño de la luna. Esta animación ilustra cómo las columnas de agua de la luna alimentan el toroide del planeta. Al analizar los datos de Webb, los astrónomos determinaron que alrededor del 30% del agua permanece dentro de este toro, y el otro 70% escapa para abastecer de agua al resto del sistema de Saturno. Crédito: Leah Hustak (STScI), NASA, ESA, CSA, Geronimo Villanueva, Alyssa Pagan (STScI)

“Cuando estaba mirando los datos, al principio pensé que tenía que estar equivocado. Fue tan impactante detectar una columna de agua de más de 20 veces el tamaño de la luna», dijo el autor principal Geronimo Villanueva del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «La columna de agua se extiende mucho más allá de su región de liberación en el polo sur».

La longitud de la pluma no fue la única característica que intrigó a los investigadores. La velocidad a la que sale a borbotones el vapor de agua, alrededor de 79 galones por segundo, también es particularmente impresionante. A ese ritmo, podrías llenar una piscina de entrenamiento en unas pocas horas. En comparación, hacer esto con una manguera de jardín en la Tierra llevaría más de 2 semanas.

O[{» attribute=»»>Cassini orbiter spent over a decade exploring the Saturnian system, and not only imaged the plumes of Enceladus for the first time but flew directly through them and sampled what they were made of. While Cassini’s position within the Saturnian system provided invaluable insights into this distant moon, Webb’s unique view from the Sun-Earth Lagrange Point 2 one million miles from Earth, along with the remarkable sensitivity of its Integral Field Unit (see video below) aboard the NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Instrument, is offering new context.

El telescopio espacial James Webb utilizará un instrumento innovador llamado unidad de campo integral (IFU) para capturar imágenes y espectros al mismo tiempo. Este video proporciona una descripción general básica de cómo funciona la IFU. Crédito: NASA, ESA, CSA y L. Hustak (STScI)

“La órbita de Enceladus alrededor de Saturno es relativamente rápida, solo 33 horas. A medida que gira alrededor de Saturno, la luna y sus chorros básicamente escupen agua, dejando un halo, casi como una rosquilla, a su paso», dijo Villanueva. «En las observaciones de Webb, no solo el penacho era enorme, sino que había agua por todas partes».

Esta rosquilla de agua difusa «en todas partes», descrita como un toro, se ubica junto con el anillo más externo y más ancho de Saturno: el denso «anillo E».

Las observaciones de Webb demuestran directamente cómo las columnas de vapor de agua de la luna alimentan el toroide. Al analizar los datos de Webb, los astrónomos determinaron que aproximadamente el 30 % del agua permanece dentro de este toroide y el otro 70 % escapa para abastecer al resto del sistema de agua de Saturno.

Nos próximos anos, o Webb servirá como a principal ferramenta de observação para a lua oceânica Encélado, e as descobertas do Webb ajudarão a informar futuras missões de satélite do sistema solar que procurarão explorar a profundidade do oceano subterrâneo, a espessura da crosta de gelo e Mucho más.

La exquisita sensibilidad del Telescopio Espacial James Webb de la NASA y los instrumentos altamente especializados están revelando detalles sobre cómo una de las lunas de Saturno alimenta un suministro de agua a todo el sistema del planeta anillado. Enceladus, un candidato líder en la búsqueda de vida en otras partes de nuestro sistema solar, es una pequeña luna de aproximadamente un cuatro por ciento del tamaño de la Tierra. Nuevas imágenes NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) de Webb han revelado una columna de vapor de agua que se eleva desde el polo sur de Encelado, extendiéndose a más de 20 veces el tamaño de la propia luna. La Unidad de Campo Integral (IFU) a bordo de NIRSpec también ha proporcionado información sobre cómo el agua de Enceladus alimenta el resto del entorno circundante.
Enceladus orbita Saturno en solo 33 horas, y mientras lo hace, rocía agua y deja un toro, o ‘rosquilla’, de material a su paso. Este toro está representado en el diagrama superior en azul claro.
El IFU de Webb es una combinación de cámara y espectrógrafo. Durante una observación IFU, el instrumento captura una imagen del campo de visión junto con espectros individuales de cada píxel en el campo de visión. Las observaciones IFU permiten a los astrónomos investigar cómo las propiedades, en este caso la composición, varían de un lugar a otro en una región del espacio.
La sensibilidad única de la IFU de Webb permitió a los investigadores detectar muchas líneas de flotación que se originaban tanto en el toro alrededor de Enceladus como en la propia pluma. Esta recopilación simultánea de espectros de pluma y toro permitió a los investigadores comprender mejor su estrecha relación. En este espectro, las líneas blancas son los datos de Webb, y los modelos más adecuados para la emisión de agua se superponen en diferentes colores: púrpura para el penacho, verde para el área central de la luna y rojo para el toroide circundante.
Crédito: Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hustak (STScI)

«En la actualidad, Webb proporciona una forma única de medir directamente cómo evoluciona y cambia el agua con el tiempo en la inmensa columna de Encélado y, como vemos aquí, haremos nuevos descubrimientos y aprenderemos más sobre la composición del océano subyacente», añadió. . coautora Stefanie Milam en NASA Goddard. «Debido a la cobertura y sensibilidad de longitud de onda de Webb y lo que hemos aprendido de misiones anteriores, tenemos una nueva ventana de oportunidad frente a nosotros».

Las observaciones de Webb de Enceladus se completaron en el programa 1250 Time Guaranteed Observation (GTO). El objetivo inicial de este programa es demostrar las capacidades de Webb en un área específica de la ciencia y sentar las bases para futuros estudios.

«Este programa fue esencialmente una prueba de concepto después de muchos años de desarrollo del observatorio, y es emocionante que toda esta ciencia ya haya surgido en un período tan corto de tiempo de observación», dijo Heidi Hammel, de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía. Científico interdisciplinario de Webb y líder del programa GTO.

Los resultados del equipo han sido aceptados recientemente para su publicación en Astronomía de la Naturaleza el 17 de mayo.

Referencia: “Mapeo molecular JWST y caracterización de la pluma de agua de Encelado que alimenta su toro” por GL Villanueva, HB Hammel, SN Milam, V. Kofman, S. Faggi, CR
Glein, R. Cartwright, L. Roth, KP Hand, L. Paganini, J. Spencer, J. Stansberry, B. Holler, N. Rowe-Gurney, S. Protopapa, G. Strazzulla, G. Liuzzi, G. Cruz -Mermy, M. El Moutamid, M. Hedman y K. Denny, Aceptado, Astronomía de la Naturaleza.
PDF

Como el principal observatorio de ciencia espacial del mundo, el Telescopio Espacial James Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).