Un avance en supercomputación revela el océano oculto de Encélado

En el siglo XVII, los astrónomos Christiaan Huygens y Giovanni Cassini dirigieron sus telescopios hacia Saturno y descubrieron que sus brillantes bandas no eran características sólidas, sino enormes anillos formados por arcos anidados. Siglos después, la misión Cassini-Huygens de NASA avanzó en esa exploración. Desde 2005, la misión devolvió imágenes impactantes que transformaron la comprensión científica sobre Saturno. Uno de los hallazgos más dramáticos fueron los imponentes géiseres en la luna helada Encélado, que expulsaban escombros al espacio y generaban un tenue sub-anillo alrededor del planeta.

Nuevas simulaciones: ¿Cuánto hielo escapa de Encélado?

Recientes simulaciones de supercomputación del Centro Avanzado de Computación de Texas (TACC), basadas en datos de la nave Cassini, refinaron las estimaciones sobre la cantidad de hielo que Encélado pierde al espacio. Los resultados apoyan la planificación de futuras exploraciones robóticas y profundizan la comprensión de las condiciones bajo la superficie de la luna, que podrían ser adecuadas para la vida.

El investigador Arnaud Mahieux, del Instituto Belga Real de Aeronomía Espacial y afiliado al Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de UT Austin, afirmó: "Las tasas de flujo de masa de Encélado son entre un 20 y un 40 por ciento más bajas de lo que se encuentra en la literatura científica".

Modelando los géiseres: Enfoque DSMC y avances

Mahieux es el autor correspondiente de un estudio computacional sobre Encélado publicado en agosto de 2025 en el Journal of Geophysical Research: Planets. En este trabajo, él y sus colaboradores crearon modelos de Simulación Directa de Monte Carlo (DSMC) para caracterizar mejor la estructura y el comportamiento de los enormes géiseres de vapor de agua y granos de hielo que se expulsan de los respiraderos en la superficie de Encélado.

El estudio amplió investigaciones anteriores de 2019 lideradas por Mahieux que aplicaron por primera vez modelos DSMC para deducir las condiciones iniciales de los géiseres, incluyendo el tamaño de los respiraderos, la proporción de vapor de agua a granos de hielo, la temperatura y la velocidad de salida.

"Las simulaciones DSMC son muy costosas", dijo Mahieux. "Utilizamos supercomputadoras del TACC en 2015 para obtener las parametrizaciones que redujeron el tiempo de cálculo de 48 horas a solo unos pocos milisegundos ahora".

Con estas parametrizaciones matemáticas y las mediciones in situ de Cassini mientras volaba a través de los géiseres, el equipo calculó la densidad y velocidad de los géiseres de la actividad criovolcánica de Encélado.

"El hallazgo principal de nuestro nuevo estudio es que para 100 fuentes criovolcánicas, pudimos restringir las tasas de flujo de masa y otros parámetros que no se habían derivado antes, como la temperatura a la que el material estaba saliendo. Este es un gran avance para entender lo que está sucediendo en Encélado", agregó Mahieux.

Un pequeño mundo con potentes chorros

Encélado tiene solo 505 kilómetros de diámetro, y su débil gravedad no puede retener completamente los chorros helados que erupcionan de sus respiraderos. Los modelos DSMC tienen en cuenta esto. Las técnicas anteriores trataban la física y la dinámica de gases de manera menos rigurosa que el método DSMC. Lo que hace Encélado es similar a un volcán que lanza lava al espacio, excepto que los desechos son géiseres de vapor de agua y hielo.

Las simulaciones rastrean el comportamiento del gas a nivel microscópico a medida que las partículas se mueven, colisionan e intercambian energía, como canicas chocando entre sí. Simulan millones de moléculas en pasos de tiempo de microsegundos. El enfoque DSMC también permite cálculos a presiones más bajas y realistas que antes, con tiempos de viaje más largos entre colisiones.

Océanos en mundos más allá de la línea de nieve

Saturno se encuentra más allá de la "línea de nieve" del sistema solar, junto con otros planetas gigantes que albergan lunas heladas, incluyendo a Júpiter, Urano y Neptuno.

"Hay un océano de agua líquida bajo estas 'grandes bolas de hielo'", dijo Mahieux. "Estos son muchos otros mundos, además de la Tierra, que tienen un océano líquido. Los géiseres de Encélado abren una ventana a las condiciones subterráneas".

¿Qué sigue? Misiones y la búsqueda de vida

NASA y la Agencia Espacial Europea están preparando conceptos de misiones para volver a visitar Encélado que van más allá de breves sobrevuelo. Los planes incluyen aterrizar en la superficie y perforar a través del hielo para muestrear el océano subyacente en busca de signos de vida bajo millas de hielo. Al analizar el material del géiser, los científicos pueden evaluar las condiciones subsuperficiales sin penetrar la corteza.

"Las supercomputadoras pueden darnos respuestas a preguntas que no podríamos haber soñado preguntar hace 10 o 15 años", concluyó Mahieux. "Ahora podemos acercarnos mucho más a simular lo que la naturaleza está haciendo".