Nuevo estudio de las grandes lunas de Urano muestra que cuatro podrían contener agua

El nuevo análisis de los datos de la nave espacial Voyager de la NASA, junto con nuevos modelos informáticos, ha llevado a científicos de la NASA a concluir que cuatro de las lunas más grandes de Urano probablemente contengan una capa oceánica entre sus núcleos y sus cortezas de hielo. Su estudio es el primero en detallar la evolución de la composición interior y la estructura de las cinco grandes lunas: Ariel, Umbriel, Titania, Oberón y Miranda. El trabajo sugiere que cuatro de las lunas cuentan con océanos que tendrían decenas de kilómetros de profundidad.

Un total de al menos 27 lunas giran alrededor de Urano, y las cuatro más grandes van desde Ariel, con 1.160 kilómetros (720 millas) de diámetro, hasta Titania, que tiene 1.580 kilómetros (980 millas) de diámetro. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que lo más probable es que Titania, dado su tamaño, retiene el calor interno causado por la desintegración radiactiva. Anteriormente, las otras lunas se habían considerado demasiado pequeñas para retener el calor necesario para evitar que un océano interno se congelara, especialmente porque el calentamiento creado por la atracción gravitacional de Urano es solo una fuente de calor de menor importancia.

La Encuesta Decadal de Ciencias Planetarias y Astrobiología 2023 de las Academias Nacionales de Estados Unidos ha dado prioridad a la exploración de Urano. En preparación para tal misión, los científicos planetarios se están enfocando en este gigante de hielo con el fin de reforzar su conocimiento sobre el misterioso sistema de Urano. El nuevo trabajo, publicado en el Journal of Geophysical Research, podría ofrecer información acerca de cómo una misión futura investigaría las lunas, pero el artículo científico también tiene implicaciones que van más allá de Urano, según la autora principal, Julie Castillo-Rogez, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California.

“Cuando se trata de pequeños cuerpos celestes —planetas enanos y lunas—, los científicos planetarios han encontrado previamente evidencia de océanos en varios lugares inesperados, incluidos los planetas enanos Ceres y Plutón, y la luna Mimas de Saturno”, dijo. “De modo que hay mecanismos en juego que no entendemos por completo. Este artículo investiga cuáles serían esos mecanismos y cómo son relevantes para los muchos cuerpos del sistema solar que podrían ser ricos en agua pero que tienen un calor interno limitado”.

El estudio revisó los hallazgos de los sobrevuelos de Urano de la misión Voyager 2 de la NASA en la década de 1980 y de observaciones terrestres. Los autores construyeron modelos informáticos infundidos con hallazgos adicionales de las misiones Galileo, Cassini, Dawn y New Horizons de la NASA (cada una de las cuales descubrió mundos oceánicos), incluyendo conocimientos sobre la química y la geología de la luna Encélado de Saturno, Plutón y su luna Caronte, y Ceres, todos cuerpos helados del mismo tamaño que las lunas de Urano.

Lo que hay arriba y debajo

Los investigadores utilizaron ese modelo para medir cuán porosas son las superficies de las lunas de Urano, y encontraron que es probable que posean suficiente aislamiento térmico como para retener el calor interno que se necesitaría para albergar un océano. Además, hallaron lo que sería una posible fuente de calor en los mantos rocosos de las lunas, los cuales liberan líquido caliente, y que ayudaría a un océano a mantener un ambiente cálido; este es un escenario especialmente probable para Titania y Oberón, donde los océanos incluso serían lo suficientemente cálidos como para potencialmente sustentar la habitabilidad.

Investigar la composición de los océanos también permite a los científicos aprender sobre los materiales que podrían encontrarse en las superficies heladas de las lunas, dependiendo de si las sustancias que están bajo la superficie fueron empujadas hacia arriba por la actividad geológica. Existe evidencia proveniente de telescopios de que al menos una de las lunas, Ariel, tiene material que fluyó hacia su superficie, tal vez proveniente de volcanes de hielo, hace relativamente poco tiempo.

De hecho, Miranda, la luna más interna y la quinta más grande, también alberga características de su superficie que parecen ser de origen reciente, lo que sugiere que en algún momento habría contenido suficiente calor para mantener un océano. El reciente modelo térmico encontró que es poco probable que Miranda haya alojado agua durante mucho tiempo: esta luna pierde calor demasiado rápido y probablemente esté congelada ahora.

Pero el calor interno no sería el único factor que contribuye al océano subterráneo de una luna. Un hallazgo clave en el estudio sugiere que es probable que los cloruros, así como el amoníaco, sean abundantes en los océanos de las lunas más grandes del gigante de hielo. Durante mucho tiempo se ha sabido que el amoníaco actúa como anticongelante. Además, el modelo sugiere que las sales que probablemente estén presentes en el agua serían otra fuente de anticongelante, manteniendo los océanos internos de estos cuerpos celestes.

Por supuesto, todavía hay muchas preguntas sobre las grandes lunas de Urano, dijo Castillo-Rogez, y agregó que queda mucho más trabajo por hacer: “Necesitamos desarrollar nuevos modelos para diferentes suposiciones sobre el origen de las lunas con el fin de orientar la planificación de futuras observaciones”.

Profundizar en lo que se encuentra por debajo y en las superficies de estas lunas permitirá a los científicos e ingenieros elegir los mejores instrumentos científicos para estudiarlas. Por ejemplo, determinar que el amoníaco y los cloruros estarían presentes significa que los espectrómetros, que detectan los compuestos por su luz reflejada, necesitarían usar un rango de longitudes de onda que abarque ambos tipos de compuestos.

Del mismo modo, pueden usar ese conocimiento para diseñar instrumentos que les permitan explorar el interior profundo para saber si contiene 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 lo 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 posiblemente haría que los océanos fueran menos capaces de transportar estas corrientes eléctricas y presentaría un nuevo tipo de desafío a los científicos que trabajan para descubrir lo que hay debajo.

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