Encelado è la sesta luna più grande di Saturno e la 18ª più grande del Sistema Solare, con un diametro di circa 500 km, pari a circa un decimo di quello di Titano, la luna più grande di Saturno. È un mondo piccolo per qualsiasi standard planetario, appena un settimo del diametro della nostra Luna. Eppure questo piccolo corpo ghiacciato è uno dei luoghi più attivi dell'intero Sistema Solare esterno.
Encelado è ricoperto da neve pulita e appena depositata, spessa centinaia di metri, il che lo rende uno dei corpi più riflettenti del Sistema Solare. Di conseguenza, la sua temperatura superficiale a mezzogiorno raggiunge appena i -198°C, molto più fredda di quanto sarebbe per un corpo che assorbe la luce — la luna è così brava a rimandare la luce solare nello spazio che si scalda a malapena, anche restando esposta in pieno sole.
Quella brillantezza ghiacciata si rivela essere il sintomo superficiale di qualcosa di molto più strano che accade sotto la superficie: un oceano nascosto, geyser attivi e un ruolo diretto e continuo nella costruzione di uno degli anelli di Saturno.
Un puntino silenzioso per due secoli
Encelado fu scoperto il 28 agosto 1789 da William Herschel, ma se ne sapeva ben poco fino a quando le sonde Voyager 1 e Voyager 2 sorvolarono Saturno nel 1980 e nel 1981. Herschel fece la scoperta durante il primo utilizzo del suo nuovo telescopio da 1,2 metri e 40 piedi, allora il più grande al mondo, presso l'Observatory House a Slough, in Inghilterra — uno strumento davvero all'avanguardia, ma comunque appena sufficiente a distinguere Encelado come qualcosa di più di un punto luminoso.
Per oltre due secoli dopo quella scoperta, Encelado rimase in gran parte un mistero. Ci sono volute le sonde spaziali, recatesi realmente nel sistema di Saturno, per rivelare cosa stesse davvero facendo questa luna.
La luna che costruisce l'anello più esterno di Saturno
Encelado orbita all'interno della parte più densa dell'anello E di Saturno, il più esterno dei principali anelli del pianeta, e ne è la fonte principale del materiale. È un ruolo insolito per una luna: invece di limitarsi a orbitare all'interno di un anello, Encelado lo rifornisce attivamente. L'anello E di Saturno è instabile, con una durata di vita compresa tra appena 10.000 e 1 milione di anni, quindi le sue particelle devono essere costantemente rinnovate — il che significa che senza una fonte attiva, l'anello praticamente non esisterebbe nella finestra temporale astronomicamente breve in cui abbiamo la fortuna di osservarlo.
I primi due sorvoli ravvicinati di Cassini nel 2005 confermarono che Encelado era la fonte delle particelle dell'anello E, e nel novembre 2005 Cassini fotografò direttamente getti simili a geyser di particelle ghiacciate che si sollevavano dalla regione polare sud della luna. Fu la prima prova visiva diretta che una piccola luna ghiacciata potesse alimentare attivamente uno degli anelli di un pianeta.
Encelado orbita attorno a Saturno ogni 32,9 ore, abbastanza velocemente da poter osservare il suo movimento nel corso di una singola notte, ed è in risonanza orbitale 2:1 con Dione, completando due orbite attorno a Saturno per ogni orbita completata da Dione. Questa risonanza non è casuale — contribuisce a mantenere l'orbita di Encelado leggermente eccentrica, e questa eccentricità è uno dei fattori che mantiene l'interno della luna abbastanza caldo da restare geologicamente attivo.
Un oceano che erutta nello spazio
I getti dal polo sud di Encelado spingono nello spazio circa 250 kg di vapore acqueo al secondo, a velocità fino a 2.189 km/h — una vera e propria manichetta di materiale lanciata direttamente da una luna ghiacciata nel vuoto oltre di essa. Quell'acqua proviene da un vero e proprio oceano sotterraneo: l'oceano di Encelado si trova probabilmente sotto una calotta di ghiaccio spessa circa 30-40 chilometri, sigillata dal vuoto sovrastante tranne nei punti in cui fuoriesce attraverso il polo sud fratturato della luna.
I pennacchi non sono fatti solo di acqua. Cassini ha rilevato tracce di composti organici semplici e complessi nel materiale proveniente dai pennacchi di Encelado, tra cui benzene e sostanze organiche macromolecolari fino a 200 unità di massa atomica e almeno 15 atomi di carbonio — una chimica del carbonio complessa, trovata non su un pianeta, ma spruzzata direttamente dall'interno di una piccola luna, dove una sonda spaziale ha potuto attraversarla e campionarla.
Un calore che non dovrebbe esistere
Nessuna di queste attività sarebbe possibile senza una seria fonte di calore, ed Encelado ne possiede una che gli scienziati non riescono ancora a spiegare del tutto. Vicino al polo sud di Encelado è stata individuata una regione calda con temperature comprese tra 85 e 90 K, e piccole aree che raggiungono i 157 K, decisamente troppo calde per essere spiegate dalla sola luce solare. Qualcosa all'interno della luna genera calore ben oltre quanto le sue dimensioni e la sua orbita dovrebbero produrre.
I dati dello spettrometro a infrarossi di Cassini hanno misurato il calore interno generato dal terreno polare sud di Encelado in circa 4,7 gigawatt, una cifra difficile da spiegare con il solo riscaldamento mareale, lasciando la fonte principale del calore un mistero. Una spiegazione del 2017 offre una risposta parziale: una simulazione al computer basata sui dati di Cassini indica che il calore da attrito generato dallo scorrimento di frammenti rocciosi all'interno del nucleo permeabile e frammentato di Encelado potrebbe mantenere caldo il suo oceano sotterraneo per miliardi di anni — l'interno roccioso della luna che si sfrega su se stesso come una lenta fornace perpetua.
Quattro strisce, un mondo in eruzione
Il segno più evidente di tutta questa attività è scritto proprio attraverso il polo sud di Encelado. Le quattro fratture a "strisce di tigre" della luna furono osservate per la prima volta il 20 maggio 2005 dalla fotocamera Imaging Science Subsystem di Cassini, e ciascuna è una vera e propria formazione geologica a sé stante: ogni depressione a striscia di tigre è lunga in media 130 km, larga 2 km e profonda 500 metri, fiancheggiata da creste alte in media 100 metri.
Le quattro strisce di tigre sono ufficialmente denominate Alexandria, Cairo, Baghdad e Damascus Sulci; Baghdad e Damascus sono le più attive dal punto di vista vulcanico, mentre Alexandria è la meno attiva. È da fratture come queste che i pennacchi di Encelado erompono realmente — crepe in un guscio ghiacciato altrimenti immacolato, che sfogano direttamente dall'oceano sottostante nello spazio aperto.
Proprio quel guscio immacolato è il motivo per cui Encelado appare così com'è a distanza. Il ghiaccio fresco e pulito che domina la sua superficie rende Encelado il corpo più riflettente del Sistema Solare, con un albedo geometrico visivo di 1,38 e un albedo di Bond bolometrico di 0,81 — uno strato di materiale superficiale così luminoso e così costantemente rinnovato dalle ricadute dei suoi stessi pennacchi da superare in luminosità ogni altro oggetto a noi noto nel Sistema Solare.
La missione che ha reso tutto possibile
Nessuna di queste scoperte sarebbe stata possibile senza la sonda Cassini, quarta sonda spaziale a visitare Saturno e prima a entrare nella sua orbita, dove rimase dal 2004 al 2017. Tredici anni di sorvoli ravvicinati e ripetuti trasformarono Encelado da un punto lontano e fioco in uno dei mondi oceanici meglio documentati del Sistema Solare — e uno dei luoghi più promettenti in cui continuare a cercare qualsiasi altra cosa stia accadendo nel suo mare nascosto.