Webb detecta óxidos de carbono en la luna Ariel de Urano que indican la presencia de un océano oculto

La superficie de Ariel, la luna de Urano, está cubierta por una gran cantidad de hielo de dióxido de carbono, especialmente en el «hemisferio posterior», que siempre mira en la dirección del movimiento orbital de la luna. Este hecho es sorprendente porque incluso en las regiones frías del sistema de Urano, que están veinte veces más lejos del Sol que la Tierra, el dióxido de carbono se convierte fácilmente en gas y se pierde en el espacio.

Los científicos han planteado la hipótesis de que algo está suministrando dióxido de carbono a la superficie de Ariel. Algunos apoyan la idea de que las interacciones entre la superficie de la Luna y las partículas cargadas en la magnetosfera de Urano conducen a la producción de dióxido de carbono mediante un proceso llamado radiólisis, en el que las partículas se descomponen mediante radiación ionizante.

Pero un nuevo estudio publicado el 24 de julio en Astrophysical Journal Letters inclina la balanza a favor de una teoría alternativa: que el dióxido de carbono y otras moléculas se originan en el interior de Ariel, y tal vez incluso en un océano líquido subterráneo.

Utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA para recolectar espectros químicos de la luna y luego compararlos con espectros de mezclas químicas simuladas en el laboratorio, un equipo de investigación dirigido por Richard Cartwright del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) en Laurel, Maryland, encontró que Ariel contiene algunos de los depósitos de dióxido de carbono más ricos del sistema solar, donde tiene unos 10 milímetros (0,4 pulgadas) de espesor o más en el hemisferio posterior lunar. Entre estos depósitos hubo otro descubrimiento desconcertante: los primeros signos claros de dióxido de carbono.

“No debería ser así. Hay que bajar la temperatura a 30 Kelvin. [minus 405 degrees Fahrenheit] «Antes de que el monóxido de carbono se asiente», dice Cartwright. Mientras tanto, la temperatura superficial promedio de Ariel es de aproximadamente 65 grados Fahrenheit. «No hay duda de que el monóxido de carbono debe reponerse activamente».

Añadió que el análisis radiométrico puede ser responsable de parte de este rejuvenecimiento. Experimentos de laboratorio han demostrado que el bombardeo con radiación de hielo de agua mezclado con material rico en carbono puede producir dióxido de carbono y monóxido de carbono. Por tanto, la radiólisis podría proporcionar una fuente de repoblación y explicar la rica abundancia de ambas moléculas en el hemisferio posterior de Ariel.

Pero quedan muchas preguntas sobre el campo magnético de Urano y el alcance de sus interacciones con las lunas del planeta. Incluso durante el sobrevuelo de Urano de la Voyager 2 hace unos cuarenta años, los científicos sospecharon que tales interacciones podrían ser limitadas porque el eje del campo magnético de Urano y el plano orbital de sus lunas están separados unos 58 grados entre sí. Los modelos recientes han apoyado esta predicción.

En cambio, la mayor parte de los óxidos de carbono pueden provenir de procesos químicos que ocurrieron (o todavía están ocurriendo) en un océano acuoso debajo de la superficie helada de Ariel, filtrándose a través de grietas en la superficie helada de la luna o quizás incluso a través de columnas volcánicas.

Además, nuevas observaciones espectroscópicas sugieren que la superficie de Ariel también puede contener minerales de carbonato, sales que sólo pueden producirse mediante la reacción del agua líquida con las rocas.

«Si nuestra interpretación de esta característica carbonosa es correcta, este es un hallazgo muy importante porque significa que tuvo que haberse formado en el interior. Esto es algo que definitivamente debemos confirmar, ya sea mediante futuras observaciones, modelado o alguna combinación de técnicas». Dijo Cartwright.

Con la superficie de Ariel cubierta de valles en forma de grietas, surcos entrecruzados y puntos blandos que se cree que son causados ​​por derrames criovolcánicos, los investigadores ya sospechaban que la luna estaba o todavía estaba activa. Un estudio de 2023 dirigido por Ian Cohen del Laboratorio de Física Aplicada incluso sugirió que Ariel y/o su luna hermana Miranda podrían estar emitiendo material a la magnetosfera de Urano, incluso quizás a través de columnas.

«Todos estos nuevos conocimientos subrayan lo importante que es el sistema de Urano», dijo Cohen. «Ya sea para desbloquear las claves de cómo se formó el sistema solar, para comprender mejor el complejo campo magnético del planeta o para determinar si estas lunas forman posibles mundos oceánicos, muchos de ellos son necesarios». de nosotros «La comunidad científica planetaria realmente espera con ansias una futura misión para explorar Urano».

En 2023, a través del Estudio Decenal de Ciencia Planetaria y Astrobiología, la comunidad científica planetaria ha dado prioridad a la primera misión dedicada a Urano, lo que genera esperanzas de que un viaje científico al gigante de hielo turquesa esté en el horizonte.

Cartwright ve esto como una oportunidad para recopilar datos valiosos sobre los planetas gigantes helados del sistema solar y sus lunas que potencialmente contienen océanos, los cuales tienen aplicaciones para mundos que se están descubriendo en otros sistemas estelares.

Pero también es una oportunidad para recibir finalmente respuestas concretas que sólo se pueden obtener estando dentro del sistema. Por ejemplo, la mayoría de los surcos observados en la superficie de Ariel, que se sospecha que son aberturas internas, están en su parte posterior. Si de alguna manera el dióxido de carbono y el monóxido de carbono se filtran a través de estos surcos, esto puede proporcionar una explicación alternativa de por qué son tan abundantes en la parte posterior del ariel.

«Esto es un poco exagerado porque no hemos visto gran parte de la superficie de la luna», advirtió Cartwright. La Voyager 2 capturó sólo alrededor del 35% de la superficie de Ariel durante su breve sobrevuelo. «No lo sabremos hasta que se hagan observaciones más cuidadosas», dijo.

El telescopio James Webb revela hielo de dióxido de carbono, depósitos concentrados de dióxido de carbono y evidencia de carbonatos que probablemente se originan dentro de Ariel.The Astrophysical Journal Letters (acceso abierto)

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