Hallan un nuevo estado de la materia superconductor a alta temperatura

Sólido, líquido, gaseoso, plasma... A la lista de estados de la materia que pueden encontrarse en la naturaleza hay toda una lista de estados alternativos que el ser humano ha reproducido en laboratorio. Esa lista tiene un nuevo miembro: los metales Jahn-Teller, y pueden ser la clave de superconductores a alta temperatura.

El nuevo estado de la materia tiene la apariencia de un metal, y podría definirse como conductor-no conductor (que presenta diferentes propiedades eléctricas en función de la presión). No parece nada espectacular, pero puede ser el nuevo integrante de un selecto grupo de estados de la materia experimentales entre los que se cuentan el condensado de Bose–Einstein (que se da en ciertas sustancias a temperaturas cercanas al cero absoluto), la materia degenerada, o el plasma de quarks -gluones.

El hallazgo aún tiene que ser confirmado por la comunidad científica, pero es realmente prometedor. Sus descubridores son los miembros de un equipo internacional de investigadores del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales de la Universidad Tohoku, en Japón, liderado por el profesor Kosmas Prassides. Recien publicado enla revista Science Advances, el nombre del nuevo estado se debe precisamente al efecto Jahn-Teller, una distorsión magnetoquímica propuesta por Hermann Arthur Jahn y Edward Teller.

Ambos físicos demostraron que al ser sometidas a diferentes presiones, la estructura de moléculas e iones de algunas sustancias muestran una distorsión que afecta a sus propiedades eléctricas. Resumido de forma muy básica, lo que ocurre con los metales Jahn-Teller es que, al someterlos a una determinada presión, pasan de ser un aislante a ser un conductor.

Ilustración que muestra la estructura molecular de esferas de buckminsterfullereno y átomos de cesio / Universidad de Tohoku

La sustancia que están estudiando en Tohoku está formada por una estructura cristalina debuckminsterfullereno y átomos de cesio. El buckminsterfullereno es un tipo de fullereno con una estructura molecular muy estable compuesta por esferas de 60 átomos de carbono. Al aumentar la presión añadiendo átomos de rubidio, las esferas se deforman y la sustancia pasa de tener una estructura cristalina aislante de la electricidad, a presentar las características de un metal conductor.

Lo interesante es que, entre ambas fases, el metal atraviesa un estado intermedio hasta ahora desconocido cuyas propiedades todavía se están estudiando. Hamish Johnson explica ese estado de la siguiente manera en Physics World:

Bajo microscopía de infrarrojos, las moléculas de fullereno aparecen claramente distorsionadas como balones de rugby, que es una característica de los aislantes. Sin embargo, la resonancia magnética muestra claramente que los electrones son capaces de saltar de una molécula a la otra, una característica típica de los metales conductores.

Superconductores a mayor temperatura

Aspecto a simple vista de un conglomerado de fullereno C-60 / Wikimedia Commons

¿Y todo esto qué tiene de importante? Pues en realidad mucho. Kosmas Prassides y su equipo creen que ese estado intermedio es la clave para explicar por qué algunos materiales son capaces de ser superconductores a mayor temperatura que los actuales.

Cuando algunos metales se enfrían artificialmente por debajo de una determinada temperatura crítica (diferente para cada metal), se convierten en superconductores de la electricidad. En ese estado, el metal ofrece cero resistencia eléctrica. Lamentablemente, para alcanzar esa superconductividad es preciso bajar hasta cifras en torno a -243 grados celsius. Las instalaciones para ello son complejas y muy caras, lo que hace a estos materiales poco viables para aplicaciones industriales de uso común.

En los años 80 se descubrieron ciertos compuestos basados, por ejemplo, en el cobre, que mostraban superconductividad a altas temperaturas (altas en términos de superconductividad, o sea, alrededor de -135 grados celsius), pero la comunidad científica aún no ha logrado explicar del todo cómo tiene lugar esta superconductividad y hay varias teorías aún no demostradas.

Aun queda mucho por hacer, pero la importancia del descubrimiento de los metales Jahn-Teller radica en que el estado intermedio entre aislante y conductor muestra características muy similares a las de otros superconductores a mayores temperaturas. Este nuevo estado de la materia abre la puerta a explicar por fin cómo funcionan los superconductores a alta temperatura, un campo de investigación que puede revolucionar por completo la electrónica. [Universidad de Tohoku, vía Physics World]

Foto de portada: Prueba de material superconductor flotando mediante levitación magnética /Julian Litzel (Jullit31) Wikimedia Commons

Adios Redes, Adios

Tristemente REDES, el programa de divulgación científica de Eduard Punset, ha desaparecido de la television pública española.

Más de 18 años y 600 programas de divulgación después, con los últimos conocimientos y descubrimientos de la ciencia, cierran sus puertas y terminan su trabajo.

Lo único bueno es que en la web de RTVE aun conservan todos sus programas, así que si no los has visto son ampliamente recomendables.

¡Culturízate!

Haz click aquí para ver los programas:
http://www.rtve.es/television/redes/archivo/

El Oro y otros metales pesados: su origen extraterrestre

Sabemos que el oro viene del espacio, y que podemos encontrarlo en lugares tan raros como las hojas de los árboles. Sin embargo, el origen del mayor yacimiento de este metal precioso era un misterio hasta hace poco. Un investigador tiene una nueva teoría, y tiene con ver con los microbios.

El lugar del que hablamos es el filón de Witwatersrand en Sudáfrica. La increíble abundancia de este depósito de oro lo ha llevado a ser conocido como El Dorado Africano. Se calcula que el 40% de todo el oro del planeta procede de esta única veta de 100 kilómetros de largo y más de 3,6 kilómetros de profundidad en algunos puntos. El filón de Witwatersrand se descubrió en 1886, y dio lugar a una fiebre del oro de la que nació la ciudad de Johannesburgo. A día de hoy, y aunque ya se han extraído más de 40.000 toneladas métricas de oro, el yacimiento aún se sigue explotando mediante técnicas de minería a profundidades extremas.

Se sabe que el depósito de oro se formó hace entre 2300 y 2800 millones de años en una zona que en aquel entonces era un delta marino. La hipótesis más extendida es que el oro se fue erosionando de unas montañas de granito cercanas que existían en la época hasta depositarse en el mar. Sin embargo, esa es solo una teoría y no se conoce a ciencia cierta qué provocó una acumulación tan colosal del precioso metal en un mismo lugar.

Christoph Heinrich, del Centro Tecnológico de Zurich, no está de acuerdo con esta hipótesis. Este geólogo, por el contrario explica que el oro de esa zona se formó debido a la labor de microorganismos primitivos que separaron el elemento presente en compuestos de sulfuro expulsados al aire por la actividad volcánica, y depositados en el el agua por la lluvia ácida. Heinrich explica a New Scientist que hace 3.000 millones de años, la Tierra no tenía apenas oxígeno en la atmósfera y, de hecho, si lo hubiera tenido, estas bacterias anaerobias nunca hubieran sintetizado tanto oro.

La hipótesis de Heinrich aún no está probada al 100%, pero tiene visos de resultar cierta. Si es así, abre la puerta a nuevas pistas de buscar otros yacimientos de metales preciosos en base a la presencia de carbono o de formas de vida primitivas. En otras palabras, la teoría apunta a nuevas zonas que se habían descartado hasta ahora, pero que podrían ocultar yacimientos de oro quizá tan increíbles como el de Witwatersrand. [vía New Scientist]

Foto: optimarc/ Shutterstock

El oro es un metal extraterrestre, y no es el único. El plomo, el platino, el mercurio, y todos los elementos metálicos pesados de la tabla periódica no se formaron en la Tierra. Cayeron del cielo debido a las explosiones masivas de estrellas de neutrones al colisionar, las mismas explosiones que se cree que dan lugar a los agujeros negros.

El descubrimiento lo hicieron científicos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian tras reunir datos de observación de un reciente estallido de rayos gamma. Este tipo de explosiones, como explica el vídeo debajo, son uno de los fenómenos más brillantes del universo, y esta, en concreto, se observó con mucho detalle desde el Hubble, y desde el Telescopio Magallanes, en Chile.

Descubren el origen de la explosión de rayos gamma que afectó a la Tierra en la Edad Media

En torno al año 775 después de Cristo, la Tierra recibió el impacto de una explosión masiva de…Seguir leyendo

"Al principio se creía que estos elementos se creaban durante las explosiones de supernovas", comenta Edo Berger, líder del proyecto. "No obstante, ahora sabemos que son las colisiones de estrellas de neutrones las que generan todos los elementos más pesados que el oro. Todo el oro del universo, de hecho, se debe a esas explosiones".

Para Berger y su equipo la prueba de creación de metales pesados por efecto de esas explosiones es el auténtico descubrimiento. No obstante, el dato del oro siempre es útil para dar repercusión a un avance científico. El equipo de astrofísica calcula que, en estas explosiones, se genera una cantidad de oro equivalente a 10 veces la masa de la luna. El descubrimiento hace pensar también que las mayores reservas de oro en el espacio estarán en las inmediaciones de las zonas donde han colisionado las estrellas, o sea, donde se cree que nacen los agujeros negros. La idea de una mina de oro orbitando alrededor de un agujero negro es material de primera para una película o un videojuego. Sólo hay que aderezar con alienígenas. [Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian]

Foto: NASA

Fuentes: 
http://es.gizmodo.com/descubren-el-verdadero-origen-del-oro-explosiones-cosm-824617920
http://es.gizmodo.com/como-se-formo-el-yacimiento-del-que-sale-el-40-del-oro-1683292845

Científicos rusos crean el fullerito, un material más duro que el diamante

Han desarrollado un nuevo método para sintetizar el fullerito: material de carbono más duro que el diamante, que es uno de los materiales más duros que se conocen. Este material interesa a los especialistas en el procesamiento de metales y otros materiales.

Científicos rusos han encontrado una manera de crear elementos mucho más duros que el diamante, hallazgo del que se beneficiará la industria y que abre una nueva dirección en el estudio de materiales.

Un grupo de investigadores de varias universidades rusas han desarrollado un nuevo método para sintetizar el fullerito: material de carbono más duro que el diamante, que es uno de los materiales más duros que se conocen. Este material interesa a los especialistas en el procesamiento de metales y otros materiales.

El fullerito está formado por fullerenos C60: moléculas esféricas de carbono que consisten de 60 átomos. La durabilidad del fullerito depende de cómo estos átomos están conectados. En el material, descubierto por científicos rusos, los átomos están conectados en todas las direcciones, lo que lo hace el más duro: esto se llama polímero tridimensional.

Sin embargo, para producir el fullerito tridimensional a nivel industrial, se necesita una presión de 130.000 atmósferas, como mínimo, que los equipos contemporáneos no pueden asegurar. Los investigadores rusos han encontrado una manera para ello: descubrieron que la adición de sulfuro de carbono a la mezcla básica antes de la síntesis permite crear el fullerito a una presión mucho más baja, 80.000 atmósferas. Además, este método no requiere temperaturas altas: es suficiente con la temperatura ambiente.

El descubrimiento, publicado en la revista 'Carbon', permite producir este material a gran escala y abre una nueva dirección en los estudios de materiales, señalan los científicos.

Fuente: Actualidad RT

Capturando a la luz en estado solido

Un equipo de físicos de la Universidad de Princeton ha logrado obligar a la luz a que se comporte de manera realmente extraña. En lugar de desplazarse a su velocidad normal, han conseguido que se detenga formando estructuras similares a cristales.

No es la primera vez que se logra "congelar" la luz. En julio del pasado año, investigadores de laUniversidad de Darmstadt, en Alemania, lograron detener la luz durante un minuto utilizando entrelazamiento cuántico. En septiembre de 2013, científicos del Centro de Átomos Ultrafríosque gestiona a medias el MIT y la Universidad de Harvard fueron los primeros en lograr que las partículas de luz se agruparan formando una estructura similar al cristal. Lo hicieron sometiendo los fotones a temperaturas cercanas al cero absoluto.

Ahora, el equipo de Princeton ha llegado al mismo punto, pero mediante una técnica sutilmente diferente. De nuevo, han recurrido al entrelazamiento cuántico. Los físicos de Princeton han creado una máquina formada por miles de millones de átomos superconductores alineados para que se comporten como un único átomo artificial. Después han situado este átomo junto a un cable superconductor por el que circulan fotones.

Por la propia mecánica cuántica, los fotones tomaron algunas de las cualidades del átomo artificial y comenzaron a interactuar entre ellos como si tuvieran masa. En este estado, el equipo logró que los fotones fluyeran de manera similar a un líquido, o se detuvieran formando estructuras sólidas.

Por ahora, el tamaño de estas interacciones es muy pequeño, pero los investigadores confían en aumentar la escala y seguir estudiando como controlar la luz para que adopte diferentes comportamientos. En el futuro, la técnica quizá podría llevar al descubrimiento de superfluidos o aislantes con propiedades aún desconocidas. También permitirá entender mejor la computación cuántica. [Physical Review X vía Science Blog]

Mientras tanto...

Los profesores de física Mikhail Lukin y Vladan Vuletic estaban experimentando con fotones cuando han logrado algo que hasta ahora se consideraba imposible: crear una molécula de fotones.

Que descubran una nueva forma de materia basada en luz ya es de por sí una noticia increíble, pero que ese nuevo estado abra las puertas a la creación de un sable láser como los de La Guerra de las Galaxias ya supera nuestros más locos sueños. Ha ocurrido, y sus protagonistas son dos científicos del Centro de Átomos Ultrafríos que gestiona a medias el MIT y laUniversidad de Harvard.

Hasta ahora se consideraba que los fotones eran partículas sin masa que no interactuaban entre ellas como lo hacen las partículas que sí tienen materia. Por poner un ejemplo práctico, si cruzamos dos haces de luz como dos láser, estos simplemente se atraviesan. Al no tener masa, los fotones tampoco se unen en estructuras más grandes como hacen otras partículas.

Lukin y Vuletic han creado un medio en el que los fotones actúan como si tuvieran masa y se unen formando lo que ellos llaman moléculas fotónicas. La comparación con los sables de luz no es casual. Ambos investigadores explican que estas moléculas se atraen y repelen como lo hacen los átomos con masa, o sea, que dos hipotéticas estructuras de moléculas de luz se detendrían una a la otra como hacen los sables láser.

Para lograr esta extraña nueva forma de materia hecha de luz, los investigadores utilizaron frío. Los fotones fueron introducidos en una cámara de vacío con una nube de átomos de rubidioenfriada hasta casi cero absoluto. Al paso por esta nube, los fotones se ralentizan y, si se disparan varios, salen de la cámara unidos como en una molécula. La causa física de esta unión se basa en la denominada Constante de Rydberg. Mediante este procedimiento, los investigadores no dudan en afirmar que se podrían crear estructuras tridimensionales de luz

Lo trágico (desde el punto de vista Nerd) es que el equipo de Lukin y Vuletic no está interesado en fabricar sables de luz. El descubrimiento funciona como una puerta lógica de fotones, y sienta una base nueva y estable para el desarrollo de la computación cuántica. Aunque no vaya a haber armas jedi, sigue siendo un descubrimiento formidable. [Nature vía PhysOrg]

Striking Cosmic Gold: How was Earth’s most well-known precious metal made?

“Don’t gain the world and lose your soul;
wisdom is better than silver or gold.” -Bob Marley

Throughout all of recorded human history, there’s perhaps no element so fascinating to our species as gold, long regarded as the ultimate symbol of wealth and beauty, and as the most fascinating of all adornments going back to ancient times.

Image credit: National Etruscan Museum at Villa Giulia, of Etruscan Gold, via flickr user HEN-Magonza, athttp://www.flickr.com/photos/hen-magonza/4256649637/.

Yet gold is way up there on the high end of the periodic table, at element 79, making it one of the heaviest stable, naturally occurring elements in all the Universe. To be frank, only three heavier elements — Mercury, Thallium and Lead — are also stable.

Image credit: Michael Dayah ofhttp://www.ptable.com/.

While the hydrogen on our world was created during the Big Bang, and the lighter elements were created in earlier generations of stars and spit back out into the Universe, the origin of relatively heavier elements like gold is somewhat more surprising and intricate. In particular, I came across the following infographic that excellently summarizes how this happens, which I share with you (with permission) now.

Image credit: A.J. Ghergich of http://ghergich.com/; originally retrieved fromhttp://topdollarpawnbrokers.com/one-au-some-explosion/.

This is not only an amazing story, but you must realize that the vast majority of gold in the Universe most likely comes from this process, and not any other. Let me walk you through the cosmic history of the elements, and we can talk about where the heavy ones — including gold — are most likely to come from.

Image credit: me, modified from Lawrence Berkeley Labs.

In the early days of the Universe, there was nothing but a hot, dense sea of plasma: matter-and-radiation that was so energetic that no two particles could bind together without being immediately blasted apart again. Even individual protons and neutrons, the instant they would find one another, would run into a photon energetic enough to blast them back into into their constituent particles.

Over time, however, as the Universe expanded, it also cooled, and that meant that these heavier nuclei that were forming could remain, stably, for an indefinite amount of time. The lightest elements in the Universe — hydrogen, helium and their various isotopes (and a little lithium) — were formed in this way: in the aftermath of the Big Bang itself.

Image credit: Spitzer Space Telescope, NASA / JPL-Caltech.

But over time, gravitation worked its magic, contracting this now-cool matter down into dense molecular clouds, and eventually into the Universe’s first stars. Made up of mostly hydrogen with a little bit of helium, these are known as Population III stars: stars with practically noelements heavier than helium in them.

These stars not only fused that hydrogen into helium in their cores, but the heaviest ones went on to burn helium into carbon, and then to fuse carbon, oxygen, silicon and sulphur into elements all the way up to iron, nickel and cobalt in their innermost cores! Eventually, when the cores of these stars run out of burnable fuel, they collapse and explode in a Type II supernova!

Image credit: Nicolle Rager Fuller / NSF.

Although the innermost cores will collapse down into a black hole or (more commonly) a neutron star, the outermost layers get ejected back into the Universe. These layers, the ones rich in hydrogen, helium, carbon, oxygen and some other relatively light elements, are returned to the interstellar medium, where they can become part of future generations of stars.

Image credit: Spitzer Space Telescope (red), Hubble Space Telescope (orange), Chandra X-ray Observatory (blue and green) / NASA.

Yes, it’s true that the same explosion that creates a core of neutrons alsoejects a large number of neutrons, allowing elements much heavier than iron to form rapidly, reaching all the way up the periodic table to heavy, unstable elements that have all radioactively decayed away here on Earth.

But it isn’t enough — when it comes to explaining the Universe — to simplycreate the heavy elements; we need to create them in the proportions we observe them to exist. When it comes to the relatively lighter elements, like carbon, oxygen and silicon, they do in fact seem to originate from this process.

Image credit: NASA / ESA / Hubble Space Telescope, via WikiSky.

But when we look at population II stars, which are the generations of stars that arise from the Universe once it’s been enriched by these supernovae, we find that although they are rich in these light elements, they’re woefully deficient when compared to our Sun when it comes to elements like iron (which is just element 26) and heavier.

You see, our Sun is known as a population I star, and it’s very similar to other stars in the plane of our galaxy, and all spiral galaxies for that matter. It’s true that it has even more carbon, nitrogen, oxygen, and silicon than the population II stars, which indicate that there have been even moregenerations of stars that have lived, burned their fuel, gone supernova, and returned that material to interstellar space before our world was created. But the ratio of the truly heavy elements — from iron to tin to gold and beyond — is inexplicably higher than these ultra-massive stars going supernovae alone can explain.

Image credit: Wikimedia Commons user 28bytes, via CC-BY-SA-3.0.

Something else must be happening to account for these heavy elements. Something else must be creating these elements, and it must be creating them in a different fashion than how the other, lighter ones were made!

Up until recently, all we had was a theory about how.

Image credit: Dana Berry / Skyworks Digital, Inc.

Space is full of neutron stars left over from the ultra-massive stars that formed early in the Universe; there are estimated to be literally billions of them swarming through every Milky Way-sized galaxy in existence. For the most part, these neutron stars are the only ones in their star system, but every once in a while, they were once part of a binary or trinary system where two of the stars were massive enough to leave neutron stars behind.

We know this to be true because occasionally, neutron stars emit beams of radio energy that “pulse” at us as they rotate: this is what pulsars are. And right here in our own galaxy, we’ve discovered evidence of a binary system where both stars are neutron stars that pulse at us: a double pulsar!

https://www.youtube.com/watch?v=HfDDI_SCarw

Thanks to Einstein’s General Relativity, we know that orbits like this decayover time, and given enough time, these pulsars will eventually decay into one another and collide.

What do you think it is that happens when two neutron stars, that is, when two objects approximately the mass of the Sun, the size of a mid-sized city and made out entirely of neutrons, collide with one another?

Image credit: NASA / Albert Einstein Institute / Zuse Institute Berlin / M. Koppitz and L. Rezzolla.

Well, the result is catastrophic! They may (or may not) leave a black hole behind, but what definitely happens is that these neutron stars are destroyed in just a fraction of a second, ejecting an estimated thousands of Earth-masses worth of heavy elements into the Universe! This is where the majority of the Universe’s gold, platinum, mercury, lead and uranium come from, and where practically all of Earth’s stores of these elements come from, too.

When you consider all the generations of stars that lived and died to create the elements on Earth, you had better not forget the neutron stars — stars that died twice: once in a supernova and once in a gamma-ray-burst — when you think of the heavy elements!

It’s estimated that in a typical, Milky-Way like galaxy, an event like this occurs every 10,000-to-100,000 years, meaning that there were somewhere around a hundred-thousand to a million of these neutron star mergers occurring in our galaxy, enriching it with the heaviest of elements, prior to the formation of our Solar System.

It’s very rare to see a popular infographic created by a non-specialist that’s this scientifically accurate (the only thing I’d change is that there are probably only about 20 Moon-masses worth of gold, specifically, created in a single merger like this, not 20 Earth-masses; there are a lot of elements to go around), so kudos to A.J. for a job well done. And, of course, also, an extra thanks for letting me share it with you. And that’s the cosmic story of not only gold, but all the heavy elements present on our world today!

Source: https://medium.com/starts-with-a-bang/1dff9b27d587

Icy Enceladus hides a watery ocean

A body of water as wide as Lake Superior and as deep as the Mariana Trench bolsters search for life on Saturn moon. 

NASA/JPL-Caltech and Space Science Institute

The water vapour photographed multiple times by NASA's Cassini probably originated in a vast underground ocean.

Planetary scientists have found an ocean buried beneath the south pole of the Saturnian moon Enceladus by studying tiny anomalies in the flybys of the Cassini spacecraft. The discovery, which helps to explain earlier observations of geysers, makes Enceladus only the fourth Solar System body found to have a water ocean — making it a potential cradle for life.

In 2005, NASA's Cassini spotted a plume of water vapour and ice spraying from the south pole of the 500-kilometre-wide body. The new findings show the likely source of this water: a 10-kilometre-thick layer of liquid — similar to the depth of the Mariana Trench, the deepest point in Earth's oceans — covering much of Enceladus’s southern hemisphere and capped by 30 to 40 kilometres of ice.

“It all fits into the picture that we’ve been working on for so long,” says Carolyn Porco, a planetary scientist at the Space Science Institute in Boulder, Colorado, who was not involved in the work. “It’s a great confirmation.”

The discovery boosts the odds that Enceladus could harbour extraterrestrial life. A picture is emerging in which Saturn’s gravitational pull provides energy, in the form of tidal flexing, to water deep within Enceladus. Some of that water pushes upward, and out through cracks in the moon’s ice shell, carrying organic molecules and other life-friendly components onto the surface and into space. Cassini has seen 101 liquid jets so far, and has detected organic molecules and salts in the plume they make up.

“This finding gives us evidence for a much larger, longer-lived reservoir of liquid water that the plume is presumably feeding from,” says Jonathan Lunine, a planetary scientist at Cornell University in Ithaca, New York. He and his colleagues describe the ocean's discovery today in Science¹.

NASA/JPL-Caltech

A reconstruction of the interior of Enceladus showing an ice outer shell, a relatively low-density rocky core, and a southern-hemisphere water ocean in between.

Watery origins

The Cassini gravity measurements come from three close flybys between 2010 and 2012, two of them over Enceladus’s south pole and one over its north pole. The researchers expected to see a weaker gravitational field at the south pole than at the north, because of a depression in the southern hemisphere. But the field was not quite as weak as they expected based on the topography. To compensate for this, the scientists say, there must be an underlying layer of something denser than ice. “The natural way to do this is to have a layer of water, because water is more dense than ice,” says team member David Stevenson, a geophysicist at the California Institute of Technology in Pasadena.

The scientists envisage a rocky core for Enceladus, about 200 kilometres in radius, covered with water and then ice. The water layer might cover the entire moon, or more probably exists as a regional sea in just the southern hemisphere. It is as least as broad as Lake Superior, the largest of North America’s Great Lakes, but much deeper.

Related stories

• NASA missions bid for extensions
• Hubble spots water spurting from Europa
• Enceladus named sweetest spot for alien life

More related stories

It is unclear why Enceladus’s water seems concentrated in the south, says team leader Luciano Iess, an aerospace engineer at the Sapienza University of Rome.

Another question is how long the Enceladus ocean might have existed — whether it has been around since the birth of the Solar System or formed more recently — and whether it is slowly freezing to death or destined to last a long time. At nearly 1.5 billion kilometres from the Sun, Enceladus has very little to keep it warm. Temperatures on the surface get as chilly as –200 °C or so; some other source of energy, such as frictional heating from tidal forces, must be involved.

Porco thinks that Enceladus is releasing heat from within. She and her colleagues have calculated that water rising from the buried ocean will take about a week to reach the surface, and that its upward motion will keep any cracks at least 1 metre wide from freezing shut. Vapour in the rising plume condenses out in the upper 30 metres of the crack, she suggests, and that deposition of heat keeps the ice fractures open.

At the bottom of the Enceladus ocean, the water presumably comes in contact with the moon’s rocky core. “What matters about the new result is they say they have evidence for the ocean contacting rock,” says Christopher McKay, an astrobiologist at NASA’s Ames Research Center in Moffett Field, California. “That’s very important because pure water is not interesting biologically — the water needs to interact with rock in order to put in the stuff that’s useful for life.”

On Earth, for instance, hot water from sea-floor hydrothermal vents interacts with rocks to generate chemical reactions and nutrients that life can feed off. Enceladus may well have similar molecules at the bottom of its ocean, McKay says. Cassini has spotted tiny silica particles in the Enceladus plume, which may be fragments of the rocky core that could carry nutrients.

Future plans

If the mission receives a final round of funding as expected (see 'NASA missions bid for extensions'), Cassini is slated to swoop past Enceladus three more times in late 2015. One of those fly-bys would include a dive through the vapour plume to sample it. And because the Saturn system is moving towards summer, the south pole of Enceladus is now totally dark and the thermal instruments on board Cassini will be able to see whether any heat is coming from between the ice fractures, says Porco. Such a measurement could reveal more about the factors that power the Enceladus plume.

Meanwhile, McKay has been working with colleagues in Japan to develop mission concepts for returning a sample of the plume. Many have been pushing for any kind of targeted probe to Enceladus². “If you really want to know soon whether we have the possibility of life elsewhere in the Solar System, the most promising place to look is Enceladus,” says Porco. “We’re at the level of knowledge that no other icy target has.”

In the near term, though, any NASA-led mission to Enceladus may have to take a back seat to a mission to Europa, one of Jupiter's moons that also has a buried water ocean. Under pressure from the US Congress, NASA has been putting money into exploring possible missions there. At 3,100 kilometres across, Europa is much larger than Enceladus.

Last December, planetary scientists reported spotting water plumes on Europa much like those seen on Enceladus (see 'Hubble spots water spurting from Europa'). But when they looked again at Europa in January and February with the Hubble Space Telescope, hoping to see them again, they turned up nothing.

Iess et al. 2014, Science/AAAS

The lopsided strength of Enceladus's gravitational field, estimated using the acceleration of the Cassini probe (measured here in milligals, or thousandths of a centimetre per second squared).

Nature

 

doi:10.1038/nature.2014.14985

References

1. Iess, L. et al. Science 344, 78–80 (2014).
   Show context
2. McKay, C. P., Anbar, A., Porco, C. & Tsou, P. Astrobiologyhttp://dx.doi.org/10.1089/ast.2014.1158 (2014).
   Show context

Related stories and links

From nature.com

• NASA missions bid for extensions

  25 March 2014

• Hubble spots water spurting from Europa

  12 December 2013

• Enceladus named sweetest spot for alien life

  31 May 2011

• Evidence mounts for liquid water on Enceladus

  24 May 2011

• Enceladus shoots supersonic jets of water

  26 November 2008

• Atmosphere found on Enceladus

  17 March 2005

From elsewhere

• Cassini mission

Fuente: http://www.nature.com/news/icy-enceladus-hides-a-watery-ocean-1.14985