La luna Encelado orbita attorno a Saturno in sole 33 ore, e mentre lo fa spruzza acqua e lascia dietro di sé una “ciambella” di materiale. Di recente, l’alta sensibilità della NIRCam (Near InfraRed Camera) del James Webb ha permesso di produrre immagini che mostrano un pennacchio di vapore acqueo esteso per circa 10 mila km, oltre 20 volte il diametro della luna.

Questo pennacchio esce dal polo sud di Encelado. Non solo è la prima volta che una tale espulsione d’acqua è stata osservata estesa su una distanza così ampia, ma Webb sta anche dando agli scienziati uno sguardo diretto, per la prima volta, su come questa emissione alimenta l’approvvigionamento idrico per l’intero sistema di Saturno e i suoi anelli.

Un pennacchio così lungo (e potente) non si era mai visto

Encelado, uno dei primi candidati alla ricerca della vita nel nostro Sistema Solare, è un mondo oceanico grande circa il 4% della Terra. Tra la crosta ghiacciata esterna della luna e il suo nucleo roccioso, c’è un serbatoio globale di acqua salata. Vulcani simili a geyser emettono getti di particelle di ghiaccio, vapore acqueo e sostanze chimiche organiche dalle fessure della superficie lunare.

In precedenza sono stati mappati getti lunghi centinaia di chilometri oltre la superficie lunare, ma la sensibilità di Webb rivela una nuova storia, quella di un pennacchio che non solo è il più lungo mai osservato finora, con i suoi quasi 10mila chilometri. Ma che ha anche una portata di fuoriuscita del vapore acqueo mai misurata prima: circa 300 litri al secondo. Ritmo a cui si potrebbe riempire una piscina olimpionica ogni paio d’ore.

L’acqua distribuita nel sistema saturniano

La vista unica di Webb dal punto L2 del sistema Terra-Sole, a 1.5 milioni di chilometri da noi, insieme alla notevole sensibilità del’IFU (Integral Field Unit) a bordo del NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), sta offrendo una prospettiva completamente nuova rispetto a quella data dalla missione Cassini.

Le osservazioni di Webb dimostrano direttamente come i pennacchi di vapore acqueo della luna alimentino il toroide, una “ciambella” d’acqua che si trova insieme all’anello E di Saturno. Analizzando i dati di Webb, gli astronomi hanno determinato che circa il 30% dell’acqua rimane all’interno di questo toroide e l’altro 70% fugge per fornire acqua al resto del sistema saturniano.

Di seguito, un’infografica mostra lo spettro in cui le linee bianche sono i dati di Webb, mentre i modelli più adatti per l’emissione dell’acqua sono sovrapposti in diversi colori: viola per il pennacchio, verde per l’area centrale della luna stessa e rosso per il toro circostante.

Il futuro di Webb per il Sistema Solare

Nei prossimi anni Webb servirà come strumento principale per osservare Encelado. Le scoperte che permetterà di fare aiuteranno a informare le future missioni di esplorazione del Sistema Solare, che cercheranno di studiare in profondità l’oceano sotto la superficie della luna, e di determinare quanto è spessa la crosta di ghiaccio.

Le osservazioni di Webb su Encelado sono state completate nell’ambito del programma 1250 della Guaranteed Time Observation (GTO). L’obiettivo iniziale di questo programma è dimostrare le capacità di Webb in una particolare area della scienza e preparare il terreno per studi futuri.

I risultati dello studio, accettati per la pubblicazione su Nature Astronomy, sono reperibili qui in formato pre-print.