Simulasi baru menggunakan superkomputer menunjukkan bahwa Enceladus, bulan Saturnus, kehilangan 20 hingga 40 persen lebih sedikit massa dari pluma esnya daripada yang diperkirakan sebelumnya. Peneliti di University of Texas di Austin menganalisis data dari misi Cassini NASA untuk memodelkan perilaku pluma. Temuan ini dapat memberi informasi bagi misi masa depan yang menyelidiki samudra subpermukaan bulan untuk tanda-tanda kehidupan.
Enceladus, salah satu bulan es Saturnus, telah memikat para ilmuwan sejak misi Cassini-Huygens NASA mulai mengamatinya pada tahun 2005. Pesawat luar angkasa itu menangkap gambar geyser menjulang yang meletus dari permukaan bulan, menyemburkan uap air dan partikel es ke angkasa dan membentuk cincin samar di sekitar Saturnus.
Studi terbaru, yang diterbitkan pada Agustus 2025 di Journal of Geophysical Research: Planets, menggunakan model Simulasi Monte Carlo Langsung (DSMC) canggih untuk menganalisis pluma ini. Dipimpin oleh Arnaud Mahieux, peneliti senior di Royal Belgian Institute for Space Aeronomy dan afiliasi dengan Department of Aerospace Engineering & Engineering Mechanics di University of Texas di Austin, penelitian ini dilakukan di Texas Advanced Computing Center (TACC).
"Laju aliran massa dari Enceladus berada antara 20 hingga 40 persen lebih rendah daripada yang ditemukan dalam literatur ilmiah," kata Mahieux. Tim membangun atas pekerjaan mereka pada 2019, yang pertama kali menerapkan teknik DSMC untuk menentukan kondisi awal pluma seperti ukuran ventilasi, rasio uap-ke-es, suhu, dan kecepatan pelarian. Menggunakan superkomputer Lonestar6 dan Stampede3 milik TACC, mereka mensimulasikan kondisi untuk 100 sumber kriovolkanik.
"Simulasi DSMC sangat mahal," catat Mahieux. "Kami menggunakan superkomputer TACC pada 2015 untuk mendapatkan parameterisasi yang mengurangi waktu komputasi dari 48 jam menjadi hanya beberapa milidetik sekarang." Model tersebut, yang menggabungkan kode DSMC 'Planet' yang dikembangkan oleh rekan penulis David Goldstein pada 2011, secara akurat menangkap lingkungan gravitasi rendah Enceladus, yang hanya lebar 313 mil. Mereka melacak jutaan molekul selama langkah waktu mikrodetes, mengungkapkan kepadatan pluma, kecepatan, dan suhu keluar.
"Temuan utama dari studi baru kami adalah bahwa untuk 100 sumber kriovolkanik, kami dapat membatasi laju aliran massa dan parameter lain yang belum diturunkan sebelumnya, seperti suhu di mana material keluar. Ini adalah langkah besar maju dalam memahami apa yang terjadi di Enceladus," tambah Mahieux.
Pluma Enceladus memberikan jendela ke samudra cair subpermukaannya, yang berpotensi layak huni seperti yang ada di bulan-bulan lain di sistem tata surya luar. Dengan mengambil sampel material dari kedalaman di bawah kerak es, para ilmuwan dapat mempelajari kondisi samudra secara tidak langsung. Misi NASA dan ESA di masa depan mungkin mendarat di permukaan dan mengebor ke samudra, mencari tanda kimia kehidupan. Seperti yang disimpulkan Mahieux, "Superkomputer dapat memberi kami jawaban atas pertanyaan yang bahkan tidak bisa kami bayangkan untuk ditanyakan 10 atau 15 tahun lalu."