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Un nuevo análisis de los datos de la nave espacial Voyager, junto con un nuevo modelo informático, ha llevado a los científicos de la NASA a concluir que cuatro de las lunas más grandes de Urano probablemente contienen una capa oceánica entre sus núcleos y cortezas heladas.

Urano está rodeado por sus cuatro anillos principales y 10 de sus 27 lunas conocidas en esta vista con colores agregados que usa datos tomados por el telescopio espacial Hubble en 1998. Un estudio que presenta nuevos modelos muestra que cuatro de las lunas grandes de Urano probablemente contienen océanos internos. Crédito: NASA/JPL/STScI.

El 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 contienen océanos que podrían tener decenas de kilómetros de profundidad.

En total, al menos 27 lunas giran alrededor de Urano, y las cuatro más grandes van desde Ariel, con 1160 kilómetros de ancho, hasta Titania, que tiene 1580 kilómetros de ancho. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que Titania, dado su tamaño, probablemente retenga el calor interno causado por la descomposición 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 calor creado por la atracción gravitacional de Urano es solo una fuente menor de calor.

El Sondeo Decadal de Astrobiología y Ciencia Planetaria 2023 de las Academias Nacionales priorizó la exploración de Urano. En preparación para tal misión, los científicos planetarios se están enfocando en el gigante de hielo para reforzar su conocimiento sobre el misterioso sistema de Urano. Publicado en el Journal of Geophysical Research, el nuevo trabajo podría informar cómo una misión futura podría investigar las lunas, pero el artículo también tiene implicaciones que van más allá de Urano, dijo la autora principal, Julie Castillo-Rogez, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

Nuevos modelos muestran que es probable que haya una capa de océano en cuatro de las principales lunas de Urano: Ariel, Umbriel, Titania y Oberón. Los océanos salados (o salobres) se encuentran debajo del hielo y sobre capas de rocas ricas en agua y rocas secas. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

«Cuando se trata de cuerpos pequeños (planetas enanos y lunas), los científicos planetarios han encontrado previamente evidencia de océanos en varios lugares poco probables, incluidos los planetas enanos Ceres y Plutón, y la luna Mimas de Saturno», dijo. «Entonces, hay mecanismos en juego que no entendemos completamente. Este documento investiga cuáles podrían ser y cómo son relevantes para los muchos cuerpos en el sistema solar que podrían ser ricos en agua pero tienen un calor interno limitado».

El estudio revisó los hallazgos de los sobrevuelos de Urano de la Voyager 2 de la NASA en la década de 1980 y de las observaciones desde tierra. Los autores construyeron modelos de computadora infundidos con hallazgos adicionales de Galileo, Cassini, Dawn y New Horizons de la NASA, incluidos conocimientos sobre la química y la geología de la luna Encélado de Saturno, Plutón y su luna Caronte y Ceres —todos los cuerpos helados del mismo tamaño que las lunas de Urano—.

Lo que yace debajo

Los investigadores utilizaron ese modelo para medir cuán porosas son las superficies de las lunas de Urano y descubrieron que probablemente estén lo suficientemente aisladas como para retener el calor interno que se necesitaría para albergar un océano. Además, encontraron lo que podría ser una fuente potencial de calor en los mantos rocosos de las lunas, que liberan líquido caliente y ayudaría a un océano a mantener un ambiente cálido —un escenario que es especialmente probable para Titania y Oberón, donde los océanos pueden incluso ser lo suficientemente cálidos como para soportar potencialmente la habitabilidad—.

Al investigar la composición de los océanos, los científicos pueden aprender acerca de los materiales que también se pueden encontrar en las superficies heladas de las lunas, dependiendo de si las sustancias debajo fueron empujadas desde abajo por la actividad geológica. Hay evidencia de telescopios de que al menos una de las lunas, Ariel, tiene material que fluyó hacia su superficie, quizás de volcanes helados, hace relativamente poco tiempo.

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

Densidades y radios medios de las lunas de Urano en comparación con los de otras lunas grandes y planetas enanos. Crédito: Hussmann et al.

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 los cloruros, así como el amoníaco, probablemente sean abundantes en los océanos de las lunas más grandes del gigante helado. Se sabe desde hace mucho tiempo que el amoníaco actúa como anticongelante. Además, el modelo sugiere que las sales probablemente presentes en el agua serían otra fuente de anticongelante, manteniendo los océanos internos de los cuerpos.

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

Excavar en lo que se encuentra debajo y en la superficie de estas lunas ayudará a los científicos e ingenieros a elegir los mejores instrumentos científicos para estudiarlas. Por ejemplo, determinar que el amoníaco y los cloruros pueden estar presentes significa que los espectrómetros, que detectan compuestos por su luz reflejada, necesitarán usar un rango de longitud de onda que cubra ambos tipos de compuestos.

Del mismo modo, pueden usar ese conocimiento para diseñar instrumentos que puedan sondear el interior profundo en busca de 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 podría hacer que los océanos sean menos capaces de transportar estas corrientes eléctricas y presentaría un nuevo tipo de desafío para los científicos que trabajan para descubrir lo que hay debajo.

Fuente: NASA. Edición: MP