Várias das luas geladas dos sistemas de Júpiter e Saturno parecem possuir oceanos internos de água líquida. O nosso conhecimento das luas de Urano é mais limitado, mas uma futura viagem ao sistema de Urano tem o potencial de detectar oceanos subterrâneos. Planear isto requer uma compreensão de como as estruturas internas das luas – com e sem oceanos – se relacionam com as quantidades observáveis. Uma nova pesquisa do Instituto de Geofísica da Universidade do Texas e da Universidade da Califórnia em Santa Cruz mostra que certos aspectos de seus estados rotacionais podem ser um diagnóstico da presença ou ausência de oceanos internos de água líquida dentro de várias luas de Urano – como Miranda, Ariel , e Umbriel – e que combinar isto com medições do campo gravitacional poderia fornecer restrições abrangentes sobre as estruturas internas e histórias das luas uranianas.
Provavelmente existe uma camada oceânica em quatro das principais luas de Urano: Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon; oceanos salgados – ou salgados – ficam sob o gelo e sobre camadas de rochas ricas em água e rochas secas; Miranda é pequena demais para reter calor suficiente para uma camada oceânica. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech.
Quando a Voyager 2 da NASA passou por Urano em 1986, capturou fotografias granuladas de grandes luas cobertas de gelo.
Agora, a NASA planeia enviar outra nave espacial para Urano, desta vez equipada para ver se essas luas geladas estão a esconder oceanos de água líquida.
A missão ainda está numa fase inicial de planeamento, mas os investigadores planetários estão a preparar-se para isso através da construção de um novo modelo de computador que poderá ser usado para detectar oceanos sob o gelo usando apenas as câmaras da nave espacial.
O seu modelo computacional funciona analisando pequenas oscilações – ou oscilações – na forma como a lua gira enquanto orbita o seu planeta-mãe.
A partir daí ele pode calcular quanta água, gelo e rocha existe dentro dele. Menos oscilação significa que a lua é quase toda sólida, enquanto uma grande oscilação significa que a superfície gelada está flutuando em um oceano de água líquida.
Quando combinado com dados gravitacionais, o modelo calcula a profundidade do oceano, bem como a espessura do gelo sobrejacente.
“Se se descobrir que as luas de Urano têm oceanos interiores, isso pode significar que há um grande número de mundos potencialmente portadores de vida em toda a nossa Galáxia”, disse o Dr. Doug Hemingway, cientista planetário do Instituto de Geofísica da Universidade do Texas.
“A descoberta de oceanos de água líquida dentro das luas de Urano transformaria o nosso pensamento sobre a gama de possibilidades de onde a vida poderia existir.”
Todas as grandes luas do Sistema Solar, incluindo as luas de Urano, estão bloqueadas pelas marés.
Isto significa que a gravidade combinou com a sua rotação, de modo que o mesmo lado está sempre voltado para o seu planeta-mãe enquanto orbitam.
Isso não significa que seu giro seja completamente fixo, no entanto, e todas as luas bloqueadas pelas marés oscilam para frente e para trás enquanto orbitam.
Determinar a extensão das oscilações será fundamental para saber se as luas de Urano contêm oceanos e, em caso afirmativo, qual o seu tamanho.
Luas com um oceano de água líquida balançando por dentro irão oscilar mais do que aquelas que são totalmente sólidas. No entanto, mesmo os maiores oceanos gerarão apenas uma ligeira oscilação: a rotação de uma lua poderá desviar-se apenas algumas centenas de metros à medida que percorre a sua órbita.
Isso ainda é suficiente para a detecção de naves espaciais. Na verdade, a técnica foi usada anteriormente para confirmar que a lua de Saturno, Encélado, tem um oceano global interior.
Para descobrir se a mesma técnica funcionaria em Urano, Hemingway e o seu colega, Dr. Francis Nimmo, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, fizeram cálculos teóricos para cinco das suas luas e apresentaram uma série de cenários plausíveis.
Detectar oceanos menores significará que uma espaçonave terá que se aproximar ou levar câmeras extra poderosas.
“O próximo passo é estender o modelo para incluir medições de outros instrumentos para ver como eles melhoram a imagem do interior das luas”, disse o Dr. Hemingway.
A equipe trabalhar foi publicado na revista Cartas de Pesquisa Geofísica.
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DJ Hemingway e F. Nimmo. 2024. Procurando oceanos subterrâneos nas luas de Urano usando libras e gravidade. Cartas de Pesquisa Geofísica 51 (18): e2024GL110409; doi: 10.1029/2024GL110409
Este artigo é uma versão de um comunicado de imprensa fornecido pela Universidade do Texas.
