Ariel, księżyc Urana, może skrywać ocean

Czwarty pod względem wielkości księżyc Urana, Ariel, ma powierzchnię pokrytą znaczną ilością lodowego dwutlenku węgla. Zdaniem badaczy, pod tą zamrożoną powierzchnią może znajdować się ocean.

Naukowcy wysnuli teorię, że coś dostarcza dwutlenek węgla na powierzchnię Ariel. Przychylali się do pomysłu, że interakcje między powierzchnią księżyca a naładowanymi cząsteczkami w magnetosferze Urana wytwarzają dwutlenek węgla w procesie zwanym radiolizą, w którym cząsteczki są rozkładane przez promieniowanie jonizujące.

Jednak nowe badanie przeprowadzone przez Johns Hopkins University, opublikowane w The Astrophysical Journal Letters wskazuje na to, że dwutlenek węgla i inne cząsteczki wyłaniają się z wnętrza Ariela, a być może nawet z podpowierzchniowego ciekłego oceanu.

Wykorzystując należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do zebrania widm chemicznych księżyca, a następnie porównując je z widmami symulowanych mieszanin chemicznych w laboratorium, badacze z Johns Hopkins University, pod kierownictwem Richarda Cartwrighta odkryli, że Ariel ma jedne z najbardziej bogatych w dwutlenek węgla złóż w Układzie Słonecznym, o szacunkowej grubości 10 milimetrów. Wśród tych osadów, zdaniem astronomów było jeszcze jedno zagadkowe odkrycie – pierwsze wyraźne sygnały tlenku węgla.

„Po prostu nie powinno go tam być. Tlenek węgla staje się ciałem stałym przy minus 242 stopniach Celsjusza. Tymczasem temperatura powierzchni Ariela jest średnio o około 18 stopni wyższa. Co wskazuje, że musiałby być aktywnie uzupełniany” – mówi Cartwright.

Jak twierdzą naukowcy radioliza nadal może być odpowiedzialna za część tego uzupełniania. Jednak eksperymenty laboratoryjne wykazały, że bombardowanie promieniowaniem lodu wodnego zmieszanego z materiałem bogatym w węgiel może wytwarzać zarówno dwutlenek węgla, jak i tlenek węgla. Radioliza może zatem stanowić źródło uzupełniania zapasów i tłumaczyć dużą obfitość obu cząsteczek na tylnej półkuli Ariela, która zawsze jest zwrócona w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu obrotowego księżyca.

Pozostaje jednak, jak wskazują badacze, wiele pytań dotyczących magnetosfery Urana i zakresu jej interakcji z księżycami. Nawet podczas przelotu Voyagera 2 nad planetą prawie 40 lat temu naukowcy podejrzewali, że takie interakcje mogą być ograniczone, ponieważ oś pola magnetycznego globu i płaszczyzna orbity jego naturalnych satelitów są przesunięte względem siebie o około 58 stopni. Najnowsze modele potwierdziły te przewidywania.

Zamiast tego większość tlenków węgla może pochodzić z procesów chemicznych, które zachodziły (lub nadal zachodzą) w oceanie wody pod lodową powierzchnią Ariel, wydostając się przez pęknięcia w zamarzniętej skorupie lub nawet przez pióropusze erupcyjne.

Co więcej, nowe obserwacje spektralne sugerują, że powierzchnia Ariel może również zawierać minerały węglanowe – sole, które mogą powstać tylko w wyniku interakcji ciekłej wody ze skałami.

„Jeśli nasza interpretacja tej cechy węglanowej jest poprawna, to jest to dość duży wynik, ponieważ oznacza to, że musiała ona powstać we wnętrzu. Jest to coś, co absolutnie musimy potwierdzić, albo poprzez przyszłe obserwacje, modelowanie, albo jakąś kombinację technik” – podkreśla Cartwright.

Ponieważ powierzchnia Ariel pokryta jest kanionami, krzyżującymi się zagłębieniami i gładkimi terenami, które uważa się za pochodzące z wycieków kriowulkanicznych, naukowcy już wcześniej podejrzewali, że księżyc był lub nadal może być aktywny. Jednak to czy pod swoją lodową powierzchnią skrywa ocean, musi zostać jeszcze potwierdzone.

Emil Gołoś