Un nuevo estudio se basa en nuevos modelos y explora cómo podrían existir océanos en lugares improbables de nuestro sistema solar.
El nuevo análisis de los datos de la nave espacial Voyager de la NASA, junto con un nuevo modelado informático, ha llevado a los científicos de la NASA a concluir que cuatro de las lunas más grandes de Urano probablemente contienen una capa oceánica entre sus núcleos y las cortezas heladas. Su estudio es el primero en detallar la evolución de la composición interior y la estructura de las cinco grandes lunas: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon y Miranda. El trabajo sugiere que cuatro de las lunas contienen océanos que podrían tener docenas de millas de profundidad.
En total, al menos 27 lunas rodean Urano, con las cuatro más grandes que van desde Ariel, a 720 millas (1.160 kilómetros) de ancho, hasta Titania, que tiene 980 millas (1.580 kilómetros) de ancho. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que Titania, dado su tamaño, sería más probable que retuviera el calor interno, causado por la desintegración radiactiva. Las otras lunas habían sido consideradas previamente demasiado pequeñas para retener el calor necesario para evitar que un océano interno se congele, especialmente porque el calentamiento creado por la atracción gravitacional de Urano es solo una fuente menor de calor.
La Encuesta Decadal de Ciencia Planetaria y Astrobiología 2023 de las Academias Nacionales priorizó la exploración de Urano. En preparación para tal misión, los científicos planetarios se están centrando en el gigante de hielo para reforzar su conocimiento sobre el misterioso sistema Urano. Publicado en el Journal of Geophysical Research, el nuevo trabajo podría informar cómo una futura misión podría investigar las lunas, pero el documento también tiene implicaciones que van más allá de Urano, dijo la autora principal Julie Castillo-Rogez del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.
Un nuevo modelo muestra que es probable que haya una capa oceánica en cuatro de las lunas principales de Urano: Ariel, Umbriel, Titania y Oberón. Los océanos salados o salobres se encuentran bajo el hielo y sobre capas de roca rica en agua y roca seca. Miranda es demasiado pequeño para retener suficiente calor para una capa oceánica. Crédito: NASA/JPL-Caltech
“Cuando se trata de cuerpos pequeños, planetas enanos y lunas, los científicos planetarios han encontrado previamente evidencia de océanos en varios lugares improbables, incluidos los planetas enanos Ceres y Plutón, y la luna Mimas de Saturno”, dijo. “Así que hay mecanismos en juego que no entendemos completamente. Este documento investiga cuáles podrían ser y cómo son relevantes para los muchos cuerpos en el sistema solar que podrían ser ricos en agua pero tienen un calor interno limitado”.
El estudio revisó los hallazgos de los sobrevuelos de Urano de la Voyager 2 de la NASA en la década de 1980 y de observaciones terrestres. Los autores construyeron modelos informáticos infundidos con hallazgos adicionales de Galileo, Cassini, Dawn y New Horizons de la NASA (cada uno de los cuales descubrió mundos oceánicos), incluidos conocimientos sobre la química y la geología de la luna Encelado de Saturno, Plutón y su luna Caronte y Ceres, todos cuerpos helados del mismo tamaño que las lunas de Urano.
La superficie y el subsuelo
Los investigadores utilizaron ese modelo para medir cuán porosas son las superficies de las lunas de Urano, descubriendo que probablemente estén lo suficientemente aisladas como para retener el calor interno que se necesitaría para albergar un océano. Además, encontraron lo que podría ser una fuente potencial de calor en los mantos rocosos de las lunas, que liberan líquido caliente y ayudarían a un océano a mantener un ambiente cálido, un escenario que es especialmente probable para Titania y Oberon, donde los océanos pueden incluso ser lo suficientemente cálidos como para soportar potencialmente la habitabilidad.
Al investigar la composición de los océanos, los científicos también pueden aprender sobre los materiales que podrían encontrarse en las superficies heladas de las lunas, dependiendo de si las sustancias debajo fueron empujadas hacia arriba desde abajo por la actividad geológica. Hay evidencia de telescopios de que al menos una de las lunas, Ariel, tiene material que fluyó hacia su superficie, tal vez de volcanes helados, relativamente recientemente.
De hecho, Miranda, la luna más interna y la quinta más grande, también alberga características de la superficie que parecen ser de origen reciente, lo que sugiere que puede haber retenido suficiente calor para mantener un océano en algún momento. El reciente modelado térmico encontró que es poco probable que Miranda haya alojado agua por mucho tiempo: pierde calor demasiado rápido y probablemente esté congelada ahora.
Pero el calor interno no sería el único factor que contribuye al océano subsuperficial de una luna. Un hallazgo clave en el estudio sugiere que los cloruros, así como el amoníaco, son probablemente abundantes en los océanos de las lunas más grandes del gigante helado. Se sabe desde hace tiempo que el amoníaco actúa como anticongelante. Además, el modelo sugiere que las sales probablemente presentes en el agua serían otra fuente de anticongelante, manteniendo los océanos internos de los cuerpos.
Por supuesto, todavía hay muchas preguntas sobre las grandes lunas de Urano, dijo Castillo-Ropez, y agregó que hay mucho más trabajo por hacer: “Necesitamos desarrollar nuevos modelos para diferentes suposiciones sobre el origen de las lunas para guiar la planificación de futuras observaciones”.
Profundizar en lo que hay debajo y sobre las superficies de estas lunas ayudará a los científicos e ingenieros a elegir los mejores instrumentos científicos para estudiarlas. Por ejemplo, determinar que el amoníaco y los cloruros pueden estar presentes significa que los espectrómetros, que detectan compuestos por su luz reflejada, necesitarían usar un rango de longitud de onda que cubra ambos tipos de compuestos.
Del mismo modo, pueden usar ese conocimiento para diseñar instrumentos que puedan sondear el interior profundo en busca de líquido. La búsqueda de corrientes eléctricas que contribuyen al campo magnético de una luna es generalmente la mejor manera de encontrar un océano profundo, como hicieron los científicos de la misión Galileo en la luna Europa de Júpiter. Sin embargo, el agua fría en los océanos interiores de lunas como Ariel y Umbriel podría hacer que los océanos sean menos capaces de transportar estas corrientes eléctricas y presentaría un nuevo tipo de desafío para los científicos que trabajan para descubrir qué hay debajo.
Referencia: NASA / JPL / STScI
Portada: Urano está rodeado por sus cuatro anillos principales y 10 de sus 27 lunas conocidas en esta vista de color agregado que utiliza datos tomados por el Telescopio Espacial Hubble en 1998. Un estudio con nuevos modelos muestra que cuatro de las grandes lunas de Urano probablemente contienen océanos internos. Crédito: NASA / JPL / STScI