Ariel, una luna de Urano, también podría tener un océano

Descubrimiento sorpresivo sugiere la existencia de un océano oculto en el sistema solar.

Un mosaico de imágenes de la luna Ariel de Urano, tomado por la cámara de ángulo estrecho de la Voyager 2 el 24 de enero de 1986. Crédito: NASA/JPL.

La superficie de la luna Ariel de Urano está cubierta por una cantidad significativa de hielo de dióxido de carbono, especialmente en su «hemisferio posterior», que siempre se encuentra opuesto a la dirección de movimiento orbital de la luna. Esto es sorprendente, ya que incluso en las frías regiones del sistema de Urano, situadas a 20 veces la distancia de la Tierra al Sol, el dióxido de carbono se convierte fácilmente en gas y se escapa al espacio.

Los científicos han teorizado que algo está suministrando dióxido de carbono a la superficie de Ariel. Algunos sugieren que las interacciones entre la superficie de la luna y las partículas cargadas en la magnetosfera de Urano crean dióxido de carbono a través de un proceso llamado radiólisis, en el que las moléculas se descomponen por radiación ionizante.

Sin embargo, un nuevo estudio publicado el 24 de julio en The Astrophysical Journal Letters favorece una teoría alternativa: que el dióxido de carbono y otras moléculas están emergiendo desde el interior de Ariel, posiblemente incluso desde un océano líquido subsuperficial.

Otro hallazgo de Webb

Utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA para recopilar espectros químicos de la luna y comparándolos con espectros de mezclas químicas simuladas en el laboratorio, un equipo de investigación liderado por Richard Cartwright del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins (APL) en Laurel, Maryland, encontró que Ariel tiene algunos de los depósitos más ricos en dióxido de carbono del sistema solar, con un grosor estimado de 10 milímetros o más en el hemisferio posterior de la luna. Entre esos depósitos se encontró otra sorpresa: las primeras señales claras de monóxido de carbono.

«No debería estar allí. El monóxido de carbono no es estable hasta temperaturas de 30 kelvins (menos 243 grados Celsius)», dijo Cartwright. Mientras tanto, la temperatura superficial de Ariel es, en promedio, unos 18 °C más cálida. «El monóxido de carbono tendría que ser repuesto activamente, sin duda».

Cartwright añadió que la radiólisis aún podría ser responsable de parte de ese reabastecimiento. Los experimentos de laboratorio han demostrado que el bombardeo de radiación sobre hielo de agua mezclado con material rico en carbono puede producir tanto dióxido de carbono como monóxido de carbono. Así, la radiólisis puede ser una fuente de reposición y explicar la abundancia de ambas moléculas en el hemisferio posterior de Ariel.

Subocéano

No obstante, aún quedan muchas preguntas sobre la magnetosfera de Urano y el grado de sus interacciones con las lunas del planeta. Incluso durante el sobrevuelo de Urano por la Voyager 2 hace casi 40 años, los científicos sospechaban que tales interacciones podrían ser limitadas, ya que el eje del campo magnético de Urano y el plano orbital de sus lunas están desalineados en aproximadamente 58 grados. Modelos recientes han apoyado esa predicción.

En cambio, la mayor parte de los óxidos de carbono podrían provenir de procesos químicos que ocurrieron —o aún ocurren— en un océano de agua bajo la superficie helada de Ariel, escapando a través de grietas en la capa de hielo de la luna o posiblemente incluso a través de plumas eruptivas.

Imagen de Urano y algunas de sus lunas obtenida por el Webb. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI.

Además, las nuevas observaciones espectrales sugieren que la superficie de Ariel también podría albergar minerales de carbonato, sales que solo pueden formarse a través de la interacción de agua líquida con rocas.

«Si nuestra interpretación de esa característica de carbonato es correcta, entonces es un resultado bastante significativo porque significa que tuvo que formarse en el interior», señaló Cartwright. «Eso es algo que absolutamente necesitamos confirmar, ya sea a través de futuras observaciones, modelado o alguna combinación de técnicas».

Con la superficie de Ariel cubierta por cañones similares a hendiduras, surcos cruzados y áreas lisas que se cree son el resultado de derrames criovolcánicos, los investigadores ya sospechaban que la luna estuvo o aún puede estar activa. Un estudio de 2023 liderado por Ian Cohen del APL incluso sugirió que Ariel y/o su luna hermana Miranda podrían estar emitiendo material en la magnetosfera de Urano, posiblemente a través de plumas.

«Todos estos nuevos conocimientos subrayan lo fascinante que es el sistema de Urano», dijo Cohen. «Ya sea para desentrañar las claves de cómo se formó el sistema solar, comprender mejor la compleja magnetosfera del planeta o determinar si estas lunas son mundos oceánicos potenciales, muchos de nosotros en la comunidad de ciencias planetarias estamos realmente esperando una futura misión para explorar Urano».

En 2023, a través de su encuesta decenal de Ciencias Planetarias y Astrobiología, la comunidad de ciencias planetarias priorizó la primera misión dedicada a Urano, lo que eleva las esperanzas de que una expedición científica al gigante de hielo turquesa esté en el horizonte.

Fuente: UT. Edición: MP.