Desde 2005, os cientistas têm se intrigado com uma série de longas fissuras vistas nas regiões sul da lua congelada de Saturno, Enceladus. Novas pesquisas explicam como essas chamadas listras de tigre se formaram e por que Enceladus é o único lugar no sistema solar em que esses recursos poderiam ter surgido.

A sonda Cassini, da NASA, avistou as listras em 2005, mostrando o que pareciam ser plumas de água saindo de fraturas na superfície, que foram apelidadas de “listras de tigre” devido à sua aparência ordenada. As características foram vistas como evidência de que um oceano subterrâneo existia sob a crosta de gelo de Enceladus, tornando instantaneamente a lua saturniana um importante objeto de investigação, não apenas de uma perspectiva geológica, mas também de uma perspectiva astrobiológica.

Uma nova pesquisa publicada na Nature Astronomy é a primeira a explicar por que essas listras estão apenas localizadas no pólo sul e por que as fissuras correm em linhas paralelas com intervalos de cerca de 35 km. É importante ressaltar que o novo artigo também explica por que características semelhantes não foram observadas em outros objetos de gelo do sistema solar, como a lua de Júpiter, Europa.

As listras de tigre em Enceladus. A fissura primária de Bagdá é a segunda da esquerda. Imagem: NASA/Cassini

“Compreender as listras de tigre é importante porque essas são as vias oceano-superfície mais ativas e dramáticas conhecidas em qualquer um dos mundos de oceano de gelo em nosso sistema solar”, explicou o cientista planetário Douglas Hemingway, o autor principal do estudo e pós-doutorando na Instituição Carnegie para Ciência em Washington, D.C., em um e-mail para o Gizmodo. “Meus colegas já haviam pensado em como fazer a primeira fratura, mas ainda queríamos entender por que existem múltiplas fraturas e por que elas são quase paralelas”.

As fissuras aparecem como quatro linhas paralelas, medindo cerca de 130 quilômetros de comprimento. Elas estão num estado permanente de erupção, expelindo água líquida a partir do oceano subsuperficial abaixo.

Usando modelos de computador e aplicando conceitos da teoria elástica linear, os pesquisadores conseguiram simular como a concha de gelo responde ao aumento gradual da pressão na superfície. A equipe de pesquisa também incluiu Maxwell Rudolph, da Universidade da Califórnia em Davis, e Michael Manga, da Carnegie Institution for Science.

Um fator crucialmente importante no processo tem a ver com a órbita altamente excêntrica de Enceladus, que afasta a lua de Saturno e depois traz de volta novamente. As tensões das marés produzidas por esse ciclo interminável criam calor, deformando a lua, e é por isso que Enceladus é capaz de manter a água líquida sob sua crosta de gelo.

Essas deformações são sentidas mais fortemente nos pólos, onde o gelo é mais fino. Em algum momento da história da lua, durante um período de resfriamento, a água congelou sob as calotas. E como a água se expande quando congela, isso exerceu uma tremenda pressão sobre a crosta, causando uma fenda gigantesca no pólo sul.

O fato de uma rachadura inicial aparecer pela primeira vez no pólo sul – uma faixa de tigre apelidada de “Bagdá” – e não no pólo norte foi simplesmente uma questão de sorte, de acordo com a nova pesquisa. A fissura primária poderia ter acontecido em qualquer um dos pólos, mas uma vez que a superfície se abriu, não era possível que uma fissura aparecesse no outro pólo. As “tensões de tração são assim aliviadas, impedindo uma falha semelhante no polo oposto”, escreveram os autores do estudo.

É importante ressaltar que a fissura de Bagdá permaneceu aberta devido à gravidade de Saturno, permitindo que a água de baixo escapasse para a superfície. Toda essa água, que caiu como gelo e neve, resultou no acúmulo constante de material ao longo da borda da fissura. Eventualmente, algo teve que ceder, resultando nas rachaduras vistas a 35 quilômetros de distância em ambos os lados da fissura de Bagdá, onde a profundidade do gelo tinha cerca de 5,2 quilômetros de espessura.

“Descobrimos que as tensões máximas de flexão ocorrem a 35 quilômetros da fratura existente quando a crosta de gelo tem certas propriedades elásticas”, disse Hemingway.

Com as duas novas fissuras abertas e expelindo água, o processo começou novamente nesses locais. A “sequência de fissuras então desce em cascata até que a carga se torne muito fraca ou a espessura da casca do fundo se torne muito grande para permitir fraturas contínuas”, de acordo com o estudo. Nesse caso, o processo resultou em um total de duas fissuras secundárias e uma fissura terciária, denominadas Damasco, Cairo e Alexandria (esses nomes foram tirados de Mil e Uma Noites).

De acordo com os modelos, as listras de tigre só podiam acontecer em uma lua com a massa de Enceladus, que mede aproximadamente 500 quilômetros de diâmetro. Hemingway descreveu essa conclusão como um dos resultados mais interessantes do estudo.

“Para luas maiores, a gravidade é tão forte que supera as tensões de flexão, para que esse tipo de fratura não seja capaz de romper toda a crosta de gelo”, disse ele ao Gizmodo. “Esse mecanismo realmente funciona apenas quando a gravidade é muito fraca, como é o caso de Enceladus. Mesmo que isso não fosse algo que originalmente pretendíamos explicar, é sem dúvida uma das perguntas mais importantes sobre as listras de tigre”.

Em relação aos próximos passos, Hemingway disse que seria útil simular as listras de tigre com dados de alta resolução para testar seu modelo, pois o estudo atual “usou algumas simplificações e aproximações” que fizeram a superfície parecer “estática e elástica” e não é tão dinâmica quanto na vida real. Além disso, uma das previsões feitas no estudo é que as faixas secundárias são cerca de 100.000 anos, ou possivelmente 1 milhão de anos, mais jovens que a fissura primária de Bagdá.

“Seria interessante encontrar uma maneira de testar essa ideia”, disse Hemingway.