Nuovi modelli del sistema di Urano hanno mostrato come gli oceani sotterranei potrebbero esistere in luoghi improbabili nel nostro Sistema Solare.
La rianalisi dei dati della navicella spaziale Voyager della NASA, insieme a nuovi modelli computerizzati, ha portato gli scienziati della NASA a concludere che quattro delle lune più grandi di Urano nascondono oceani sotterranei tra i loro nuclei e le croste ghiacciate. Il loro studio è il primo a dettagliare l’evoluzione della struttura interna e della struttura di tutte e cinque le grandi lune: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon e Miranda. La National Academies’ 2023 Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey ha dato la priorità all’esplorazione di Urano. In preparazione per una tale missione, gli scienziati planetari si stanno ora concentrando sul gigante di ghiaccio per rafforzare le conoscenze sul misterioso sistema di Urano e fissare i possibili obiettivi della missione.
Il risultato ottenuto indica che quattro delle lune contengono oceani che potrebbero essere profondi decine di miglia.
Le lune di Urano
Almeno 27 lune circondano Urano, con le quattro più grandi che vanno da Ariel, 1.160 chilometri di diametro, a Titania, che è di 1.580 chilometri. Gli scienziati hanno a lungo pensato che Titania, date le sue dimensioni, avrebbe più probabilità di trattenere il calore interno, causato dal decadimento radioattivo.
Le altre lune erano state precedentemente considerate troppo piccole per trattenere il calore necessario a impedire il congelamento di un oceano interno, soprattutto perché il riscaldamento creato dall’attrazione gravitazionale di Urano è solo una fonte minore di calore.
Quando si tratta di piccoli corpi – pianeti nani e lune – gli scienziati planetari hanno già trovato prove di oceani in diversi luoghi improbabili, inclusi i pianeti nani Cerere e Plutone e la luna di Saturno Mimas. Ci sono meccanismi in gioco che ancora non comprendiamo appieno. Il nuovo studio ha quindi indagato i corpi del sistema solare che potrebbero essere ricchi di acqua ma hanno un calore interno limitato.
Lo studio ha rivisitato i risultati dei passaggi ravvicinati di Urano della Voyager 2 della NASA negli anni ’80 e delle osservazioni a terra. Gli autori hanno costruito modelli di computer con le scoperte aggiuntive da Galileo, Cassini, Dawn e New Horizons della NASA (ognuno dei quali ha scoperto mondi oceanici), tra cui approfondimenti sulla chimica e la geologia della luna di Saturno Encelado, Plutone e la sua luna Caronte e Cerere. – tutti i corpi ghiacciati della stessa dimensione delle lune di Urano.
I ricercatori hanno utilizzato tale modellazione per valutare quanto siano porose le superfici delle lune di Urano, scoprendo che probabilmente sono abbastanza isolate da trattenere il calore interno che sarebbe necessario per ospitare un oceano. Inoltre, hanno scoperto quella che potrebbe essere una potenziale fonte di calore nei mantelli rocciosi delle lune, che rilasciano liquido caldo, e aiuterebbero un oceano a mantenere un ambiente riscaldato, uno scenario particolarmente probabile per Titania e Oberon, dove gli oceani potrebbero avere una temperatura tale da supportare potenzialmente l’abitabilità.
Le strutture interne ed esterne
Studiando la composizione degli oceani, gli scienziati possono conoscere i materiali che potrebbero essere trovati anche sulle superfici ghiacciate delle lune, a seconda che le sostanze sottostanti siano state spinte verso l’alto dal basso dall’attività geologica. Ci sono prove dai telescopi che almeno una delle lune, Ariel, possiede materiale che è fluito sulla sua superficie, forse da vulcani ghiacciati, e relativamente di recente.
In effetti, Miranda, la luna più interna e la quinta più grande, ospita anche caratteristiche superficiali che sembrano essere di origine recente, suggerendo che potrebbe aver trattenuto abbastanza calore da mantenere un oceano in un certo momento della sua storia. La recente modellazione termica ha scoperto che è improbabile che Miranda abbia ospitato l’acqua a lungo: perde calore troppo velocemente e ora dovrebbe essere ghiacciata.
Ma il calore interno non sarebbe l’unico fattore che contribuisce all’oceano sotterraneo di una luna. Una scoperta chiave nello studio ha suggerito che i cloruri, così come l’ammoniaca, sono probabilmente abbondanti negli oceani delle lune più grandi del gigante ghiacciato. È noto da tempo che l’ammoniaca agisce come antigelo. Inoltre, la modellazione indica che i sali presenti nell’acqua sarebbero un’altra fonte di antigelo, mantenendo gli oceani interni dei corpi.
Naturalmente, ci sono ancora molte domande sulle grandi lune di Urano e c’è ancora molto lavoro da fare, gli scienziati ora svilupperanno nuovi modelli con diverse ipotesi sull’origine delle lune per guidare la pianificazione per le osservazioni future.
Scavare in ciò che si trova sotto e sulla superficie di queste lune aiuterà scienziati e ingegneri a scegliere i migliori strumenti scientifici per osservarle. Ad esempio, determinare la presenza di ammoniaca e cloruri significa che gli spettrometri, che rilevano i composti in base alla loro luce riflessa, dovrebbero utilizzare un intervallo di lunghezze d’onda che copra entrambi i tipi di composti.
Allo stesso modo, si potranno usare queste scoperte per progettare strumenti in grado di sondare l’interno profondo alla ricerca di liquidi. La ricerca di correnti elettriche che contribuiscono al campo magnetico di una luna è generalmente il modo migliore per trovare un oceano sotterraneo, come hanno fatto gli scienziati della missione Galileo sulla luna di Giove, Europa. Tuttavia, l’acqua fredda negli oceani interni di lune come Ariel e Umbriel potrebbe rendere gli oceani meno abili a trasportare queste correnti elettriche e presenterebbe un nuovo tipo di sfida per gli scienziati che lavorano per capire cosa si trovi esattamente nel sottosuolo.
Riferimenti: NASA\JPL, Journal of Geophysical Research
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